Java TCP 编程简介

本是古典何须时尚 2022-08-06 11:16 101阅读 0赞

## 一.TCP 协议简介 ##

http://blog.csdn.net/nvd11/article/details/40954043

之前的博文简单介绍了网络编程中的UDP协议

其实更常用的网络协议是TCP协议.

\* UDP协议是不可靠的, 因为UDP协议类似与发邮件, 发送者不会关心接受者的状态. 总之发就是了. 接受者能不能收到是他的事情...  也就是说邮件是有几率会丢失的.

\* 而TCP协议是相对可靠的, 类似于打电话, 发送方首先要跟接收方打通1条连接通道(类似首先要打通电话), 然后才能通过这条通道发送信息.  如果接受者不在线, 发送者是无法发送信息的.

也就是将大大保证了发送的每条信息, 接受者都能get到.

## 二.TCP 的若干个名词概念 ##

信息要传输, 必须要有两个party, 分别是发送方和接收方.

而 TCP协议, 发送方和接收方地位是相对的, 也就是说A可以发送信息给B, B也可以发送信息给A.

也就没有发送和接受方的概念了, 可以把A,B可以理解成两个终端.

但是TCP信息双方的两个终端(程序)是可以分成Server端和Client端的.

### 2.1 Client 程序    ###

好了, 既然信息的两端可以分成Client和Server, 它们之间可以互相发送接受信息, 那么到底是谁是Client, 谁是Server呢.

实际上, 我们定义:

**首先发送连接请求的是Client.**

就如A电话给B, B接通后它们就可以聊天了,  这时我们认为A是Client, B是Server.

### 2.2 Server 程序    ###

Server端就是待接通的一方了.

Server端有一个好明显的特性, 也就是将Server端必须长期保持监听(listening)状态.  通俗地讲, Server端的程序必须保持在线.

就如A给B打电话, 作为B, 必须保持电话在线.

而A作为Client, 只需要想打电话时开机就得了. 平时关机也没关系.

### 2.3 Client - Server - Client ###

很多时, Client的目的不是想跟Server通信, 而是跟另1个Client通信.

这时, Server就作为1个信息中转的作用.

注意, 这时实际上有两个 TCP通迅的行为了.

分别是Client A 和 ServerB

和ClientC 和 ServerB

但效果看起来就如A跟C在通信.

地球上大多数聊天工具都是这种模式的.  一旦ServerB挂了, 就不能用了..

### 2.4 IP地址 ###

TCP协议中, IP地址同样是作为表示网络机器的作用, 就如打电话双方中的电话号码.

究竟要把信息发送到哪里.    作为Server, ip地址一般是固定的, 但是Client则不是.

### 2.5 端口(Port) ###

端口表示某条信息到底要发送给制定计算机中的哪1个程序.

例如一个Server 程序B正在监听端口12345,  则所有发送给这个端口的信息, 操作系统都会把这些信息交给这个B程序

但是发送到这个台计算机的另1个端口的信息,  这个B程序是不知道的.

### 2.6 监听(listening) ###

监听这个名词相信大家经常见到.

实际上监听代表1个程序里面有1个循环.

这个循环在不断地**"尝试"** 从某个**指定**端口接受信息.

简单地讲, 如果程序B正在监听端口12345,  A就发送到这个端口的信息(适当的协议), B都会收到.

但是如果B程序没在监听, 甚至被关闭没在执行, 则收不到这个端口的信息了.

### 2.7 通道. ###

我们上面说过, TCP协议两个终端 通信前提是 打通它们之间的通信通道.

实际上,  一条通道的信息传输方向是单向的.

**所以TCP协议的两个终端之间实际上会有两条通道**, 一条是A通向B的, 另一条是B通向A的.

在编程中, 这两条通道实际上就是两条方向相反的Stream.

对于终端A, 一条是InputStream, 另一条是OutputStream

对于终端B, A的InputStream就是B的OuputStream,  A的OutputStream就是B的InputStream.

### 2.8 数据字节流Stream ###

我的博客里有若干关于流(Stream)的博文,  如果不懂什么是流的读者, 没必要往下看了, 强烈建议先去弄懂什么是流.

## 三.Java TCP协议中的 若干个关键类 ##

### 3.1 Socket ###

Socket这个词大家也经常见啦, 它的中文名是"套接字",  很难理解啊, 下面都直接用Socket来称呼它了.

Socket实际就是上面所说的"终端" 程序所使用的发送和接受信息用的工具.

通俗地讲,  假如 A 和 B 打电话,  则A 和 B分别是两个程序,  而Socket就是A和B所使用的电话了.

Socket里面有两个关键方法,

分别是getOutputStream() 和 getInputStream().'

很明显, Socket里面的两条数据流才是通讯的关键嘛.

画一幅图便于理解:

![444127020150119004902083.png_906x259_130][]

也就是将Socket只不过是程序中使用的一个类, 这个类用于使用TCP协议来发送接受数据.

### 3.2 ServerSocket ###

只看这个词, 肯定是与Server有关了,

实际上ServerSocket 是 Server程序中, 用于创建Socket(上面那个类)的一个工厂.

如果在Client端, 我想创建1个Socket对象, 直接用Socket 类的new()方法, 然后制定目标ip和端口,

一旦Socket的对象创建, 则回自动向目标(Server)发送连接请求

但是Server端则必须用ServerSocket的  accept()方法来监听, 一旦收到连接请求.

则会生成Server端的Socket对象,  这个Socket 对象 与 Client端的Socket对象之间就会有两条打通了的方向相反的数据流.

## 四.一个简单的Java TCP协议小程序 ##

这个程序真的是很简陋的, 它有两个类TCPServer1 和 TCPClient1

一旦TCPServer1被执行,  则它会监听某个指定端口(10019)

一旦TCPClient1被执行, 它会向Server端的10019发送一条信息,  Server收到这个信息后会返回一条确认信息回给Client端..

### 4.1 TCPServer1.java    ###

import java.net.ServerSocket;
    import java.net.Socket;
    import java.io.*;
    
    public class TCPServer1{
        private static int port = 10019;
    
        public static void main(String[] args){
            try{
                tcpServer();
            }
            catch(Exception e){
                e.printStackTrace();    
            }
        }
    
        public static void tcpServer() throws Exception{
            //ServerSocket is Factory of Socket, 
            ServerSocket ss = new ServerSocket(port);
    
            //a loop to list the port
            while(true){
                //Function accept is a blocking method, will listing the port, untill get a connect
                //request from a client. it means if no any request form client,
                //the program will keep waiting here...
                //
                //After got a connect request from a client, the ServerSocket will package
                //the connection to a Socket Object 
                //
                //The socket.getInputStream of Server is the same one with the socket.getOutputStream of Client.
                //The socket.getOutputStream of Server is the same one with the socket.getInputStream of Client.
                Socket s = ss.accept();
    
                System.out.println("A connection is setup!");
    
                //get a feedback to clent
                DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
    
                //print the message from client, readUTF() is also a blocking method.
                System.out.println(dis.readUTF()); 
    
                //send a feedback to client.
                DataOutputStream dos = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
                dos.writeUTF("Your message is sent to Server successfully!");
    
                dis.close();
                dos.close();
                s.close();
            }
        }
    }

里面的内容大部分是注释啦

流程很简单,

首先建立1个ServerSocket对象,

然后循环监听端口10019.

一旦受到连接请求, 就建立1个Socket对象,

然后尝试接受1条信息.

然后发送给Client端1条信息.

最后关闭资源

在这个循环中.

每次受到链接请求都有1个Socket对象生成.

所以一般在Server端,   ServerSocket的对象只会有1个

但是Socket对象可能会有多个,  它们分别对应不同Client端.

所以作为网络服务器的Server一定要足够强大, 生产中它必须同时跟多个Client通讯, 而Client实际上只会同1个Server通讯.(或者说利用Server间接地跟其他Client通讯)

值得注意的是s.accept()方法.

这个是1个阻塞方法, 除非受到1个连接请求, 否则程序会卡在这个方法一直等待..

### 4.2 TCPClient1.java ###

import java.net.Socket;
    import java.io.*;
    
    public class TCPClient1{
        public static String targetIP = "192.168.1.107";
        public static int port = 10019;
    
        public static void main(String[] args){
            try{
                tcpClient();
            }catch(Exception e){
                e.printStackTrace();
            }    
        }
    
        public static void tcpClient() throws Exception{
            //Once the Socket Object is created, it will send the connect request to
            //Server, if the connection failed to connect, will prompt excepions..
            //
            //yes, it needs the listing method(socket.accept()) running in Server side.
            Socket s = new Socket(targetIP, port);
    
            //if no any exception
            //Send a message to Server
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(s.getOutputStream());
            dos.writeUTF("Hi Server!");
            dos.flush();
    
            //try to get message from Server
            DataInputStream dis = new DataInputStream(s.getInputStream());
            System.out.println(dis.readUTF());
    
            dos.close();
            dis.close();
            s.close();
        }
    }

上面的s.accept()方法在等待什么?

就是等待Client端的 Socket 类的构造方法啊.

看看下面这句代码

Socket s = new Socket(targetIP, port);

Client端的Socket直接使用构造方法创建.

但是

\* 必须制定目标(Server)的ip和端口

\* Server端必须有程序在监听这个端口.

一旦发现Server端有程序在监听, 则这个对象就会成功创建.

后面就是流的事情了.

否则, 如果Server端那个端口没有程序在监听, 则构造方法会抛出异常...

### 4.3 执行    ###

分别compile它们成两个类.

放在局域网的两台机器上执行(一台是虚拟机).

就可以看出效果了:

![444127020150119011152010.png_1024x586_130][]

[444127020150119004902083.png_906x259_130]: http://image16.poco.cn/mypoco/myphoto/20150119/00/444127020150119004902083.png?906x259_130
[444127020150119011152010.png_1024x586_130]: http://image16.poco.cn/mypoco/myphoto/20150119/01/444127020150119011152010.png?1024x586_130