【网络编程】——基于TCP协议实现回显服务器及客户端

矫情吗；* 2024-04-27 07:12 106阅读 0赞

> 个人主页：[兜里有颗棉花糖][Link 1]  
> 欢迎 点赞? 收藏✨ 留言✉ 加关注?本文由 [兜里有颗棉花糖][Link 1] 原创  
> 收录于专栏【[网络编程][Link 2]】【[Java系列][Java]】  
> 本专栏旨在分享学习网络编程的一点学习心得，欢迎大家在评论区交流讨论?

#### 目录 ####

*  一、TCP实现回显服务器
 *  二、服务器端
 *  三、客户端
 *  四、运行结果

## 一、TCP实现回显服务器 ##

TCP提供的API主要有两个类`Socket`（`既会给服务器使用也会给客户端使用`）和`ServerSocket`（一般为服务器使用）。TCP将数据分割成`以字节为单位`的小数据块进行传输（一个TCP数据报就是一个字节数组byte\[\]）。

## 二、服务器端 ##

> **在服务器端创建一个ServerSocket对象，并绑定一个端口号。**  
> ![在这里插入图片描述][fb3496d492574763a973f60a0c8ac66e.png]

> **进入while循环：**  
> **注意这里和Udp实现回显服务器不同的是,Tcp进入循环之后并不是读取客户端请求,而是先处理客户端的连接（`Tcp是一个有连接的协议(Udp是没有连接的协议),所以有连接的话会优先处理连接，连接可以理解为客户端和服务器彼此之间保留对方的信息`）。一个服务器要应对很多客户端,在服务器内核中有很多客户端的连接,在应用程序层面我们需要对这些连接进行一一处理，这里服务器内核中的连接就像一个一个的待办事项一样,这些待办事项在队列这样的数据结构中，所以应用程序需要一一完成这样的任务（这个过程类似于生产者消费者模型）。**  
> **`serverSocket.accept()方法可以将服务器内核中的连接获取到应用程序中`**  
> ![在这里插入图片描述][e0d16a7085e749b08c5c451e8ed8f773.png]
> 
> **当程序启动之后就会立刻执行到accept方法，在调用`serverSocket.accept()`方法之后，如果此时没有客户端连接请求到达，该方法会一直阻塞，直到有客户端与服务器成功建立连接才会继续执行。**  
> **现在来解释这里的返回值问题，`serverSocket.accept()方法会返回一个Socket对象`：我们已经直到accept方法会把服务器内核已经建立好的连接拿到应用程序中，但是accpet方法的返回值并非是一个`Connection这样的对象`，而是`Socket这样的对象`。**  
> **这里返回的`Socket对象`相当于一个耳麦，既可以发出自己的声音也可以听到对方的声音（我们不需要管对方是谁，我们只需要对着这个耳麦说话就行）。然后我们通过`Socket对象与对方进行网络通信`**

> **`Socket`和`ServerSocket`：**  
> **ServerSocket类用于在服务器端创建一个服务器套接字，它监听指定的端口，等待客户端的连接请求：通过调用ServerSocket的accept()方法，服务器监听指定端口，直到有客户端发起连接请求，accept()方法才返回一个表示客户端连接的Socket对象。通过这个Socket对象，可以进行与客户端的通信。**  
> **Socket类用于创建一个客户端套接字，它是客户端与服务器进行通信的终点：通过调用Socket的构造方法，指定服务器的主机名和端口号，可以与服务器建立连接。**  
> **总的来说：`ServerSocket用于监听端口，接受客户端的连接请求并返回一个Socket对象，而Socket用于与服务器建立连接，并进行数据的读写操作`。通过这两个类的配合，实现了TCP协议下的客户端与服务器之间的通信。**

**服务器端代码如下**

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;
        private ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        // 绑定端口号
        public  TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        
            serverSocket = new ServerSocket(port);
        }
    
        // 启动服务器
        public void start() throws IOException {
        
            System.out.println("服务器启动!!!");
            while(true) {
        
                // 注意这里和Udp不同的是,Tcp进入循环之后并不是读取客户端请求,而是先处理客户端的连接
                // Tcp是一个有连接的协议(Udp是没有连接的协议),所以有连接的话会优先处理连接
                // 连接可以理解为客户端和服务器彼此之间保留对方的信息
                // 一个服务器要应对很多客户端,在服务器内核中有很多客户端的连接,在应用程序层面我们需要对这些连接进行一一处理
                // 这里服务器内核中的连接就像一个一个的待办事项一样,这些待办事项在队列这样的数据结构中
                // 所以应用程序需要一一完成这样的任务
                Socket clientSocket = serverSocket.accept();
    //            Thread t = new Thread(() -> {
        
    //                processConnection(clientSocket);
    //            });
    //            t.start();
                service.submit(new Runnable() {
        
                    @Override
                    public void run() {
        
                        processConnection(clientSocket);
                    }
                });
            }
        }
    
        // 通过这个方法来处理连接的逻辑
        private void processConnection(Socket clientSocket) {
        
            System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线啦!!!\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
            // 接下来读取请求，根据请求计算响应，最后再返回响应
            // Socket对象内部包含了两个字节流对象，我们需要先获取到这个字节流对象，然后再完成后续的读写操作
            try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
                 OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {
        
                // 一次连接中可以涉及到多次请求和响应
                while( true ) {
        
                    // 第一步:读取请求并进行解析
                    // 这里为了读取方便,我们直接使用Scanner
                    Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
                    if(!scanner.hasNext()) {
        
                        // 读取完毕客户端下线
    
                        System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!!!\n]",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
                        break;
                    }
                    // 这里我们约定客户端输入来的请求是文本数据，同时以空白符作为分割
                    String request = scanner.next();
    
                    // 第二步:根据请求计算响应
                    String response = process(request);
    
                    // 第三步:把响应写回给客户端,把OutputStream使用PrinterWriter进行包装，方法进行数据的传输
                    PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);
                    writer.println(response);
    
                    // 刷新缓冲区
                    writer.flush();
    
                    // 打印当前的请求详情
                    System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",clientSocket.getInetAddress().toString(),
                                                                    clientSocket.getPort(),request,response);
                }
            } catch (IOException e) {
        
                e.printStackTrace();
            } finally {
        
                try {
        
                    clientSocket.close();
                } catch (IOException e) {
        
                    // 这里必须确保Socket能够被关闭
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    
        private String process(String request) {
        
            return request;
        }
    
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);
            server.start();
        }
    }

## 三、客户端 ##

关于回显服务器这里我们来看客户端的代码是如何进行编写的，主要有4个步骤，如下：

*  **第一步：从控制台上读取用户的输入。**
 *  **第二部：把输入的内容构造成请求，并将其发送给服务器。**
 *  **第三步：从服务器读取响应**
 *  **最后一步：把响应显示到控制台上。**

**客户端代码如下：**

import java.io.*;
    import java.net.Socket;
    import java.util.Scanner;
    
    public class TcpEchoClient {
        
        private Socket socket = null;
    
        // 要和服务器进行通信的话我们就需要先知道服务器的位置外哪里。
        public TcpEchoClient(String serverIp,int serverPort) throws IOException {
        
            socket = new Socket(serverIp,serverPort);
        }
    
        public void start() {
        
            System.out.println("客户端启动!!!");
            Scanner scannerConsole = new Scanner(System.in);
            try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();
                OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {
        
                while(true) {
        
                    // 从控制台输入一个字符串
                    System.out.print("-> ");
                    String request = scannerConsole.next();
                    // 把请求发送给服务器
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                    // 使用println加上换行,后续服务器读取请求的时候就可以使用scanner.next来获取了
                    printWriter.println(request);
                    // 调用flush确保数据发送出去了
                    printWriter.flush();
                    // 从服务器中读取响应
                    Scanner scannerNetwort = new Scanner(inputStream);
                    String response = scannerNetwort.next();
                    // 把响应打印出来
                    System.out.println(response);
                }
            } catch (IOException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
        }
        public static void main(String[] args) throws IOException {
        
            TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
            client.start();
        }
    }

## 四、运行结果 ##

> 运行结果如下：  
> ![在这里插入图片描述][f8695f1250e64a15b6debe1a957715dc.png]  
> ![在这里插入图片描述][1daf7db0644a4da1acd4f7ab4eeaa32c.png]  
> ![在这里插入图片描述][d8c0a44327874820bf0af6384e725e16.png]

**本文到这里就结束了，希望友友们可以支持一下一键三连哈。嗯，就到这里吧，再见啦！！！**  
![在这里插入图片描述][674d9a74bdb342cba1cd22968c662dfe.png]

[Link 1]: https://xiaofeizhu.blog.csdn.net/
[Link 2]: https://blog.csdn.net/m0_74352571/category_12535230.html?spm=1001.2014.3001.5482
[Java]: https://blog.csdn.net/m0_74352571/category_12520599.html?spm=1001.2014.3001.5482
[fb3496d492574763a973f60a0c8ac66e.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/44fe178a34744b38a3765daee15df4fb.png
[e0d16a7085e749b08c5c451e8ed8f773.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/63b68ce4cc9e4646a24c957a0280624e.png
[f8695f1250e64a15b6debe1a957715dc.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/b0442537a431480787d045419e2f3891.png
[1daf7db0644a4da1acd4f7ab4eeaa32c.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/d6426e930ed94ea39302df52ca862db9.png
[d8c0a44327874820bf0af6384e725e16.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/5e685364a41748e2a85667c1425b7fda.png
[674d9a74bdb342cba1cd22968c662dfe.png]: https://image.dandelioncloud.cn/pgy_files/images/2024/04/27/ed7dd1b82e7e41739dff1215ee957829.png