【网络编程】TCP流套接字编程(TCP实现回显服务器)

服务器 0

一.TCP流套字节相关API.

Socket(既能给客户端使用,也能给服务器使用)

构造方法

在这里插入图片描述

基本方法:

在这里插入图片描述

ServerSocket(只能给服务器使用)

构造方法:

在这里插入图片描述

基本方法:

在这里插入图片描述

二.TCP实现回显服务器.

客户端代码示例:

package Demo2;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintWriter;import java.net.Socket;import java.util.Scanner;public class TcpEchoClient {    private Socket clientSocket =null;    public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException {        //此处可以把这里的IP和port直接传给socket对象.        //由于TCP是有连接的,所以socket中就会保存好这两个信息.        clientSocket = new Socket(serverIp,serverPort);    }    public void start(){        System.out.println("客户端启动~~");        try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();            OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()        ) {            Scanner scannerConsole = new Scanner(System.in);            //从控制台读取数据            Scanner scannerNetWork = new Scanner(inputStream);            //            while(true){                //1.从控制台读取数据.                System.out.println("->");                if(!scannerConsole.hasNext()){                    break;                }                String request = scannerConsole.next();                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);                //2.把请求发送给服务器. 这里要使用println来发送.为了让发送的请求末尾带有一个换行.                printWriter.println(request);                //通过flush来主动刷新缓冲区,来确保数据发送到服务器了.                printWriter.flush();                //3.从服务器读取响应.这里也是和服务器返回响应的逻辑想对应                String response = scannerNetWork.next();                //4.把响应打印到控制台.                System.out.println(response);            }        } catch (IOException e) {            throw new RuntimeException(e);        }    }    public static void main(String[] args) throws IOException {        TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);        client.start();    }}

服务器代码示例:

package Demo2;import java.io.IOException;import java.io.InputStream;import java.io.OutputStream;import java.io.PrintWriter;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.util.Scanner;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class TcpEchoServer {    private ServerSocket serverSocket = null;    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {        serverSocket = new ServerSocket(port);    }    public void start() throws IOException {        System.out.println("服务器启动~~");        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();        while(true) {            //通过accept方法来接听电话,然后才能进行通信.            Socket clientSocket = serverSocket.accept();//            Thread thread = new Thread(()->{//                processConnection(clientSocket);//            });//            thread.start();            pool.submit(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    processConnection(clientSocket);                }            });        }    }    //通过这个方法来处理一次连接,连接过程中就会涉及请求响应交互    public void processConnection(Socket clientSocket){        System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!/n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());        //循环读取客户端的请求并返回响应        try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();            OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()        ) {            Scanner scanner = new Scanner(inputStream);            while(true){                //可以通过inputStream来读取数据了.                //byte[] buffer = new byte[4096];                //int n = inputStream.read(buffer);                //此处读操作完全可以用read来完成,但是read是把读取到的数据放到一个byte数组之中                //后续根据请求处理响应,还需要把数组转化成字符串.                //此时就可以使用Scanner来简化这个过程.                if(!scanner.hasNext()){                    //读取完毕,例如客户端断开链接.                    System.out.printf("[%s %d] 客户端下线!/n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());                    break;                }                //1.读取请求并解析,此时有一个隐藏的约定,next读的时候要读到空白符才会结束                //  因此就要求客户端发来的请求必须带有空白符结尾.比如带有/n或" ".                String request = scanner.next();                //2.根据请求计算响应.                String response = process(request);                //3.把相应给客户端.                //outputStream.write(response.getBytes(),0,response.getBytes().length);                //  通过这种方式可以返回,但是这种方式不方便给返回的响应中添加换行                //  此时就可以给outputStream套一层来完成更方便的写入.                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);                printWriter.println(response);                printWriter.flush();                System.out.printf("[%s %d] request : %s ;response : %s ",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),request,response);                System.out.println();            }        } catch (IOException e) {            throw new RuntimeException(e);        }finally {            try {                clientSocket.close();            } catch (IOException e) {                throw new RuntimeException(e);            }        }    }    public String process(String request){        return request;    }    public static void main(String[] args) throws IOException {        TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);        server.start();    }}

运行结果:
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代码执行流程:

  1. 服务器启动,阻塞在accept,等待客户端建立连接.
    在这里插入图片描述
  2. 客户端启动.这里的new操作会触发和服务器之间建立连接的操作.此时服务器就会从accept中返回.
    在这里插入图片描述
  3. 服务器解除阻塞,继续向下执行,执行processConnection方法
    在这里插入图片描述执行这个方法,执行到hasNext就会阻塞,此时虽然建立了连接,但是客户端还没有发来任何请求.hasNext阻塞等待到请求到达.
  4. 客户端继续执行到hasNext,等待用户向客户端写入内容.
    在这里插入图片描述
  5. 如果用户真的输入了,就会继续向下执行发送请求等待返回的逻辑.
    在这里插入图片描述这里就会把请求真的发出去,同时客户端等待服务器返回响应,此时next就会阻塞等待.
  6. 服务器从hasNext 返回读取到的请求,构造响应,并把响应返回给客户端.
    在这里插入图片描述此时服务器结束此次循环,开启下一次循环,继续阻塞在hasNext等待下一个请求
  7. 客户端读取到响应,并显示出来.
    在这里插入图片描述此时客户端就会结束此次循环,开启下一次循环,继续阻塞在hasNext等待用户输入下一个请求.

代码注意事项:

    1. flush()方法存在一个内存缓冲区.由于文件IO的操作比较低效,因此就希望IO的次数少一些,等攒到一定程度再进行IO操作.(相当于多次IO合并成一次了). 因此就引入了缓冲区,此时就会出现问题,你输入的数据比较少,数据被存在内存缓冲区了,所以需要我们手动刷新缓冲区.
    1. 如果客户端非常的多,就需要创建多个Socket对象,此时就可能导致系统的资源使用完了,因此需要在Socket执行完毕之后关闭资源.
    1. 引入线程池来解决频繁的创建销毁线程.
    1. 如果有多个客户端建立请求,并且长时间不销毁
    • 解决方案一:引入协程===>轻量级线程,用户态可以通过手动调度的方式让一个线程并发的做多个任务.
    • 解决方案二:IO多路复用===>这是一个系统内核级别的机制,本质上是让一个线程去处理多个Socket对象 (这些Socket数据并非是同一时刻都需要处理).

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