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Java 启动 TCP 服务的科普文章

在现代分布式系统中，网络服务的搭建是不可或缺的一部分，而 TCP（传输控制协议）则是保证数据包安全传输的重要协议之一。本文将介绍如何用 Java 启动一个基本的 TCP 服务，并用代码示例进行详细讲解。

一、什么是 TCP 服务

TCP 服务指的是通过 TCP 协议进行网络通信的服务，通常用于客户端和服务器之间的数据交换。TCP 协议是面向连接的，这意味着在发送数据之前，必须先建立一个连接。

二、启动 TCP 服务的基本原理

在 Java 中，可以利用 ServerSocket 类来创建一个 TCP 服务器。ServerSocket 监听某个端口，当有客户端请求连接时，服务器会接受这个请求并返回一个新的 Socket 对象，后者用来与该客户端进行通信。

三、代码示例

以下是一个简单的 Java TCP 服务的实现代码：

import java.io.*;
import java.net.*;

public class TcpServer {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 12345; // 监听的端口号
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            System.out.println("服务器启动，等待客户端连接...");

            while (true) {
                // 接受客户端的连接
                Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                System.out.println("客户端连接: " + clientSocket.getInetAddress());

                // 创建输入输出流
                InputStream input = clientSocket.getInputStream();
                OutputStream output = clientSocket.getOutputStream();

                BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
                PrintWriter writer = new PrintWriter(output, true);

                // 读取客户端发送的数据并发送回去
                String message;
                while ((message = reader.readLine()) != null) {
                    System.out.println("收到客户端消息: " + message);
                    writer.println("服务器回复: " + message);
                }

                // 关闭连接
                clientSocket.close();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

四、Run 主程序

以上代码是一个基本的 TCP 服务器，监听 12345 端口。在启动服务后，服务器会保持运行并等待客户端的连接。你可以使用 Telnet 或其他 TCP 客户端来测试与该服务器的连接。

五、旅行图

接下来，我们用 Mermaid 语法绘制一张旅行图，展示客户端与服务器的交互过程：

journey
    title 客户端与服务器的连接过程
    section 连接建立
      客户端尝试连接服务器: 5: 客户端
      服务器接受连接: 5: 服务器
    section 数据传输
      客户端发送消息: 5: 客户端
      服务器接收到消息: 5: 服务器
      服务器回复消息: 5: 服务器
      客户端接收到回复: 5: 客户端
    section 连接关闭
      客户端关闭连接: 5: 客户端
      服务器释放资源: 5: 服务器

六、序列图

为了更好地理解 TCP 服务的工作原理，我们使用 Mermaid 语法绘制一张序列图：

sequenceDiagram
    participant 客户端
    participant 服务器

    客户端->>服务器: 发起连接请求
    服务器->>客户端: 连接建立
    客户端->>服务器: 发送消息
    服务器->>客户端: 回复消息
    客户端->>服务器: 关闭连接
    服务器->>客户端: 连接关闭确认