TCP协议常用API以及实现TCP客户端服务端

目录

TCP常用API

ServerSocket 

Socket 

TCP服务端（单线程） 

属性+构造方法:

代码编写 

TCP客户端（单线程） 

属性+构造方法 

代码编写 

单线程TCP客户端—服务端通信结果 

单线程TCP存在的问题 

TCP服务端（支持多个客户发送请求） 

多线程版本服务端 

线程池版本服务端   

关于TCP的长连接和短连接 

短连接工作过程 

长连接工作过程 

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TCP常用API

ServerSocket：专门给服务端使用的socket。 

Socket:既可以提供给客户端使用，也可以给服务端使用。 

ServerSocket 

构造方法：

成员方法 accept： 

Socket 

  对于服务端来说，是由accept()方法返回的的，返回的socket对象用于和客户端进行通信。 

构造方法 ：

对客户端来说，构造方法构造对象时需要指定ip地址和端口号，这个ip和端口号是服务端的 

  

两个普通常用的方法： 

TCP服务端（单线程） 

属性+构造方法:

       需要在TcpEchoServer内部封装一个属性，这个属性是ServerSocket。

       在构造方法当中，需要指定ServerSocket占用哪个端口号，此端口号就是服务端的端口号

代码编写 

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;
 
public class TcpEchoServer {
    /**
     * 用于TCP客户端和服务端通信的socket对象
     */
    private ServerSocket serverSocket;
 
    /**
     * 构造方法指定服务端所占用的端口号
     */
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket=new ServerSocket(port);
    }
    /**
     * 启动服务端
     */
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务端！");
        while(true){
            //使用clientSocket与客户端交流
            Socket clientSocket=serverSocket.accept();//1、接收客户端发送的socket
            processConnection(clientSocket);//2、处理客户端的连接
        }
    }
 
    /**
     * 处理客户端发送来的连接
     * 客户端发送来的连接：clientSocket
     */
    public void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
 
        //输出客户端ip地址和端口号
        System.out.println("客户端已上线！客户端的IP是："+clientSocket.getInetAddress()+
                "客户端的端口号是："+clientSocket.getPort());
        //2-1、读取clientSocket中的输入输出流对象
        InputStream inputStream=clientSocket.getInputStream();
        OutputStream outputStream=clientSocket.getOutputStream();
        //使用while循环处理多个请求和响应
        while (true){
            //2-2、通过Scanner来获取输入流
            Scanner scanner=new Scanner(inputStream);
            //读取完毕直接返回
            if(!scanner.hasNext()){
                System.out.println("客户端已经下线!客户端的IP是:"
                        +clientSocket.getInetAddress()+
                        ";客户端的端口是:"+clientSocket.getPort());
                //退出循环
                break;
            }
            //2-3、根据请求计算响应
            String request=scanner.next();
            //构造回写内容
            String response="服务器已经响应："+request;
            //2-4、使用PrintWriter发送OutputStream
            PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);
            printWriter.println(response);
            //刷新缓冲区保证能够发送出去
            printWriter.flush();
        }
        //2-5、关闭连接
        clientSocket.close();
 
    }
 
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer tcpEchoServer=new TcpEchoServer(9090);
        tcpEchoServer.start();//服务端启动
    }
}

TCP客户端（单线程） 

属性+构造方法 

需要在TcpEchoClient中加入Socket指定服务端的Ip地址和端口号

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;
 
public class TcpEchoClient {
    //客户端属性socket指定服务端IP+端口号
    private Socket socket;
    public TcpEchoClient(String serverIp,int port) throws IOException {
        socket=new Socket(serverIp,port);
    }
    
}

TCP是有连接的，所以要想使客户端和服务端可以通信就需要先建立连接，这里的socket对象创建时就说明客户端和服务端成功建立了连接。 

客户端的socket创建完成的瞬间，服务端的accept方法就会立即接收到客户端的socket对象。 

代码编写 

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 {
    //客户端属性socket指定服务端IP+端口号
    private Socket socket;
    public TcpEchoClient(String serverIp,int port) throws IOException {
        socket=new Socket(serverIp,port);
    }
    //启动客户端
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("客户端已上线！");
        //1、利用socket获取到与服务端进行数据交互的输入输出流(inputStream和outputStream)
        Scanner input=new Scanner(System.in);
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        OutputStream outputStream=socket.getOutputStream();//都是相对于客户端来进行输入/输出操作的。
        while(true){
            //2、从控制台获取用户输入的信息
            System.out.println("输入你想要发送的信息：");
            String request=input.next();
            //3、将获取到的request通过流的方式发送给服务端
            PrintWriter printWriter=new PrintWriter(outputStream);
            printWriter.println(request);
            printWriter.flush();//刷新缓冲区
            //4、通过Scanner读取服务端响应并进行回显
            //读取服务端响应
            Scanner scanner=new Scanner(inputStream);
            String response=scanner.next();
            //响应内容回显到界面
            System.out.println(response);
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient tcpEchoClient=new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        tcpEchoClient.start();//启动客户端
    }
 
}

单线程TCP客户端—服务端通信结果 

 

单线程TCP存在的问题 

当服务端启动之后，如果有客户端与服务端建立连接，服务端的accept方法就会返回一个socket对象，之后再通过processConnection方法对该客户端的socket不断进行while循环进行处理，调用scanner.next()方法，也就是说只要该客户端不下线，服务端就会一直在这个循环中，这将导致其他的想要建立连接的客户端无法完成。

当然，不使用while循环也是不可以的，因为如果没有while循环，客户端发送一次请求，服务端就会把连接给断掉，如果这个客户端还想继续建立连接，就需要重新建立连接，重新创建Socket对象，但是上述代码中的客户端只能创建一次socket，所以这时候就无法再建立连接了。

要想解决这个问题，就需要TCP服务端支持多线程进行操作。

TCP服务端（支持多个客户发送请求） 

支持多个客户发送请求用到多线程的知识，可以提供多线程版本的服务端和线程池版本的服务端

多线程版本服务端 

服务端的核心在于处理多个客户请求，也就是processConnection方法需要支持多线程，也就是说每个客户端的请求都会有一个线程进行处理。

多线程版本的服务端在客户端连接少的情况下是合适的，但是当客户端连接的量比较大的时候就不合适了，会有大量的线程的创建和销毁，资源耗费比较严重，所以可以考虑使用线程池来处理processConnection()方法。

线程池版本服务端   

 

关于TCP的长连接和短连接 

短连接工作过程 

1、客户端与服务端建立连接

2、客户端向服务端发送请求

3、读取响应

4、关闭连接 

特点：短连接一次通信一次连接，下一次通信需要重新建立连接，一次通信只会建立一次连接

长连接工作过程 

1、客户端与服务端建立连接

2、客户端向服务端发送请求

3、读取响应

4、可根据需求再次发送请求（也是回到2）

5、重复2-4之间若干次，再决定是否关闭连接 

特点：一次连接可多次发送请求，长连接的复用性更高