JAVA深化篇_37—— TCP通信的实现和项目案例

TCP通信的实现和项目案例

TCP通信实现原理

我们提到TCP协议是面向的连接的，在通信时客户端与服务器端必须建立连接。在网络通讯中，第一次主动发起通讯的程序被称作客户端(Client)程序，简称客户端，而在第一次通讯中等待连接的程序被称作服务器端(Server)程序，简称服务器。一旦通讯建立，则客户端和服务器端完全一样，没有本质的区别。

“请求-响应”模式：

  • Socket类：发送TCP消息。
  • ServerSocket类：创建服务器。

套接字Socket是一种进程间的数据交换机制。这些进程既可以在同一机器上，也可以在通过网络连接的不同机器上。换句话说，套接字起到通信端点的作用。单个套接字是一个端点，而一对套接字则构成一个双向通信信道，使非关联进程可以在本地或通过网络进行数据交换。一旦建立套接字连接，数据即可在相同或不同的系统中双向或单向发送，直到其中一个端点关闭连接。套接字与主机地址和端口地址相关联。主机地址就是客户端或服务器程序所在的主机的IP地址。端口地址是指客户端或服务器程序使用的主机的通信端口。

在客户端和服务器中，分别创建独立的Socket，并通过Socket的属性，将两个Socket进行连接，这样，客户端和服务器通过套接字所建立的连接使用输入输出流进行通信。

TCP/IP套接字是最可靠的双向流协议，使用TCP/IP可以发送任意数量的数据。

实际上，套接字只是计算机上已编号的端口。如果发送方和接收方计算机确定好端口，他们就可以通信了。

客户端与服务器端的通信关系图：

TCP/IP通信连接的简单过程：

位于A计算机上的TCP/IP软件向B计算机发送包含端口号的消息，B计算机的TCP/IP软件接收该消息，并进行检查，查看是否有它知道的程序正在该端口上接收消息。如果有，他就将该消息交给这个程序。

要使程序有效地运行，就必须有一个客户端和一个服务器。

通过Socket的编程顺序：

  1. 创建服务器ServerSocket，在创建时，定义ServerSocket的监听端口（在这个端口接收客户端发来的消息）
  2. ServerSocket调用accept()方法，使之处于阻塞状态。
  3. 创建客户端Socket，并设置服务器的IP及端口。
  4. 客户端发出连接请求，建立连接。
  5. 分别取得服务器和客户端Socket的InputStream和OutputStream。
  6. 利用Socket和ServerSocket进行数据传输。
  7. 关闭流及Socket。

TCP通信入门案例

创建服务端
1public class BasicSocketServer {
2  public static void main(String[] args) {
3

4    System.out.println("服务器启动等待监听。。。。");
5    //创建ServerSocket
6    try(ServerSocket ss =new ServerSocket(8888);
7      //监听8888端口，此时线程会处于阻塞状态。
8      Socket socket = ss.accept();
9      //连接成功后会得到与客户端对应的Socket对象，并解除线程阻塞。
10      //通过客户端对应的Socket对象中的输入流对象，获取客户端发送过来的消息。
      BufferedReader br = new BufferedReader(new        InputStreamReader(socket.getInputStream()))
12     ){
13      
14      System.out.println(br.readLine());
15     }catch(Exception e){
16      e.printStackTrace();
17      System.out.println("服务器启动失败。。。。");
18     }
19   }
20}
创建客户端
1public class BasicSocketClient {
2  public static void main(String[] args) {
3    //创建Socket对象
4    try(Socket socket =new Socket("127.0.01",8888);
5      //创建向服务端发送消息的输出流对象。
6      PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream())){
7      pw.println("服务端，您好！");
8      pw.flush();
9     }catch(Exception e){
10      e.printStackTrace();
11     }
12   }
13}
14

TCP单向通信

单向通信是指通信双方中，一方固定为发送端，一方则固定为接收端。

创建服务端
1public class OneWaySocketServer {
2  public static void main(String[] args) {
3    System.out.println("服务端启动，开始监听。。。。。");
4    try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
5      //监听8888端口，获与取客户端对应的Socket对象
6      Socket socket = serverSocket.accept();
7      //通过与客户端对应的Socket对象获取输入流对象
8      BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
9      //通过与客户端对应的Socket对象获取输出流对象
10      PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream())){
11      System.out.println("连接成功！");
12      while(true){
13        //读取客户端发送的消息
14        String str = br.readLine();
15        System.out.println("客户端说："+str);
16        if("exit".equals(str)){
17          break;
18         }
19        pw.println(str);
20        pw.flush();
21       }
22     }catch(Exception e){
23      e.printStackTrace();
24      System.out.println("服务端启动失败。。。。。");
25     }
26   }
27}
28
创建客户端
1public class OneWaySocketClient {
2  public static void main(String[] args) {
3    //获取与服务端对应的Socket对象
4    try(Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
5      //创建键盘输入对象
6      Scanner scanner = new Scanner(System.in);
7      //通过与服务端对应的Socket对象获取输出流对象
8      PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
9      //通过与服务端对应的Socket对象获取输入流对象
10      BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()))){
11

12      while(true){
13        //通过键盘输入获取需要向服务端发送的消息
14        String str = scanner.nextLine();
15        
16        //将消息发送到服务端
17        pw.println(str);
18        pw.flush();
19

20        if("exit".equals(str)){
21          break;
22         }
23

24        //读取服务端返回的消息
25        String serverInput = br.readLine();
26        System.out.println("服务端返回的："+serverInput);
27

28       }
29     }catch(Exception e){
30      e.printStackTrace();
31     }
32   }
33}

TCP双向通信

双向通信是指通信双方中，任何一方都可为发送端，任何一方都可为接收端。

创建服务端
1public class TwoWaySocketServer {
2  public static void main(String[] args) {
3    System.out.println("服务端启动！监听端口8888。。。。");
4    try(ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
5      Socket socket = serverSocket.accept();
6      //创建键盘输入对象
7      Scanner scanner = new Scanner(System.in);
8      //通过与客户端对应的Socket对象获取输入流对象
9      BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
10      //通过与客户端对应的Socket对象获取输出流对象
11      PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());){
12
13      while(true){
14        //读取客户端发送的消息
15        String str = br.readLine();
16        System.out.println("客户端说："+str);
17        String keyInput = scanner.nextLine();
18        //发送到客户端
19        pw.println(keyInput);
20        pw.flush();
21       }
22     }catch(Exception e){
23      e.printStackTrace();
24     }
25   }
26}
创建客户端
public class TwoWaySocketClient {
  public static void main(String[] args) {
    try(Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
      //创建键盘输入对象
      Scanner scanner = new Scanner(System.in);
      //通过与服务端对应的Socket对象获取输入流对象
      BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
      //通过与服务端对应的Socket对象获取输出流对象
      PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());){


      while (true) {
        String keyInput = scanner.nextLine();
        pw.println(keyInput);
        pw.flush();
        String input = br.readLine();
        System.out.println("服务端说：" + input);
       }
     } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
     }
   }
}
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