前言

本人是一个刚刚上路的IT新兵,菜鸟!分享一点自己的见解,如果有错误的地方欢迎各位大佬莅临指导,如果这篇文章可以帮助到你,劳请大家点赞转发支持一下!

今天分享的内容是TCP流套接字实现的客户端与服务器的通信，一定要理解 DatagramSocket,DatagramPacket 这两个类的作用以及方法，十分有助于你理解服务器，客户端代码。

一、理论准备

Socket套接字是什么

Socket套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元。基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。

程序猿👨‍💻编写网络程序，主要编写的是 应用层的程序代码 ，但是真正想要发送或接收数据，都是要 通过应用层调用传输层 。

因此传输层就为应用层(为我们编写代码)提供了一组api统称为
Socket api。

简单来说，这一组api是提供给咱们 编写网络程序使用的接口 ， 用来发送 / 接收网络数据使用的接口 。

TCP协议的特点

特点	说明
有连接	刻意保存对端的相关信息
可靠传输	尽全力将数据传输过去不是百分百成功，自己会知道数据传输是否成功
面向字节流	以一个字节为基本单位(一个数据可以分成几份多次发多次收)
有接收缓冲区，也有发送缓冲区	后续文章介绍
大小不受限	对于要传输的数据大小没有要求
全双工	一条通信路径，双向通信。(可以同时发送和接收数据)

二、TCP 流套接字提供的API

ServerSocket API

Server Socket对象可以理解为一个管家，每当有客户端想要连接服务器时，他就会为每个连接进来的服务器提供一个专门伺候他的Socket对象(保姆)

ServerSocket构造方法	方法说明
ServerSocket(int port)	创建一个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端口

ServerSocket方法	方法说明
Socket accept()	开始监听指定端口（创建时绑定的端口），有客户端连接后，返回一个服务端Socket对象，并基于该Socket建立与客户端的连接，否则阻塞等待
void close()	关闭此套接字

Socket API

Socket对象就是ServerSocket API这个管家分配给每个服务器的保姆

Socket 构造方法	方法说明
Socket(String host, int port)	创建一个客户端流套接字Socket，并与对应IP的主机上，对应端口的进程建立连接

Socket 方法	方法说明
InetAddress getInetAddress()	返回套接字所连接的地址
InputStream getInputStream()	返回此套接字的输入流，可以直接使用这个输入流读取对端发送的数据
OutputStream getOutputStream()	返回此套接字的输出流，可以直接使用这个输出流向对端发送数据

三、代码实现请求响应式客户端服务器

服务器

TCP 流套接字是字节流读取，因此要给每个数据规定一个结束标志，即我们要自定义一个协议，下面就以换行为结束标志当作协议

下面代码中一步一步实现了这三个功能，并配有详细的注释帮你快速理解

// 服务器
public class TcpEchoServer {
    // serverSocket 就是管家
    // clientSocket 就是伺候每个客户端的保姆
    // serverSocket 只有一个. clientSocket 会给每个客户端都分配一个~
    private ServerSocket serverSocket = null;

    // 指定一个端口号绑定，便于客户端连接
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        this.serverSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动");
        while (true) {
            // 如果没有客户端连接，accept方法会阻塞等待
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();

            // 如果直接调用 processConnection(clientSocket)方法
            // 那么此时就会进入该方法，无法及时处理其他连接进来的客户端的请求
            // 解决方案：创建新的线程, 用新线程来调用 processConnection
            // 每次来一个新的客户端都搞一个新的线程即可!!

            // 方法1. 每次都手动创建新线程
            /*
            Thread t = new Thread(() -> {
                try {
                    processConnection(clientSocket);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
            t.start();*/

            // 方法2. 创建线程池来解决
            ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        processConnection(clientSocket);
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }

    // 服务器处理客户端请求的主逻辑
    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        // 因为对端是通过字节流来发送的数据，因此如果对方发送多条数据，就无法区分数据
        // 所以要双方约定好，数据的结束标记，遇到结束标记就代表收到了一个完整的数据
        // 此次客户端服务器使用的结束标记为换行 \n
        System.out.printf("[%s,%d 客户端上线!\n]",clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort());
        // try () 这种写法, ( ) 中允许写多个流对象，
        // 并且会在try结束后，自动调用对应流的close方法
        // 使用 ; 来分割
        try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){
            Scanner scanner = new Scanner(inputStream);// 读
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);// 写
            // 没有这个 scanner 和 printWriter, 完全可以!! 但是代价就是得一个字节一个字节扣, 找到哪个是请求的结束标记 \n
            // 不是不能做, 而是代码比较麻烦.
            // 为了简单, 把字节流包装成了更方便的字符流~~

            while (true) {
                // 如果对端关闭连接，hasNext就会返回false
                // 如果对端有数据，hasNext就会返回true
                if (!scanner.hasNext()) {
                    // 读取的流到了结尾了 (对端关闭了)
                    System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),
                            clientSocket.getPort());
                    break;
                }

                // 1. 读取请求
                // 直接使用 scanner 读取一段字符串.
                // next遇到换行自动停止读取
                String request = scanner.next();
                // 2. 根据请求计算响应
                String response = process(request);
                // 3. 把响应写回给客户端. 不要忘了, 响应里也是要带上换行 \n
                printWriter.println(response);// 该方法会在放送的同时添加换行添加了换行 \n
                //手动刷新缓冲区
                printWriter.flush();
                System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),
                        clientSocket.getPort(), request, response);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            clientSocket.close();
        }
    }

    // 根据请求计算响应的逻辑
    private String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 实例化服务器对象
        TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);
        // 启动主逻辑
        tcpEchoServer.start();
    }
}

客户端

下面代码中一步一步实现了这四个功能，并配有详细的注释帮你快速理解

// 客户端
public class TcpEchoClient {
    private Socket socket = null;

    public TcpEchoClient(String serverIp,int port) throws IOException {
        // 这个操作相当于让客户端和服务器建立 tcp 连接.
        // 这里的连接连上了, 服务器的 accept 就会返回.
        this.socket = new Socket(serverIp,port);
    }

    public void start() {
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
         try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();
              OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
              Scanner scannerFromSocket = new Scanner(inputStream);
              PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream)){

             while (true) {
                 // 1. 从键盘上读取用户输入的内容.
                 System.out.print("-> ");
                 String request = scanner.next();
                 // 2. 把读取的内容构造成请求, 发送给服务器.
                 //    注意, 这里的发送, 是带有换行的!!
                 printWriter.println(request);
                 printWriter.flush();// 手动刷新缓冲区
                 // 3. 从服务器读取响应内容
                 String response = scannerFromSocket.next();
                 // 4. 把响应结果显示到控制台上.
                 System.out.printf("req: %s; resp: %s\n", request, response);
             }
         } catch (IOException e) {
             e.printStackTrace();
         }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 实例化客户端对象
        TcpEchoClient tcpEchoClient = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
        // 启动客户端主逻辑
        tcpEchoClient.start();
    }
}