0
0

【网络编程通关之路】 Tcp 基础回显服务器(Java实现)及保姆式知识原理详解 ！ ！ ！

本篇会加入个人的所谓鱼式疯言

❤️❤️❤️鱼式疯言:❤️❤️❤️此疯言非彼疯言

而是理解过并总结出来通俗易懂的大白话,

小编会尽可能的在每个概念后插入鱼式疯言,帮助大家理解的.

🤭🤭🤭可能说的不是那么严谨.但小编初心是能让更多人能接受我们这个概念 ！！！

在这里插入图片描述

引言

在这个数字化时代，信息的快速流通已成为我们日常生活的一部分。想象一下，当你发送一封电子邮件或浏览网页时，背后是一系列复杂的网络协议在默默工作，确保数据的准确传输。

今天，我们将聚焦于这些协议中的一个核心成员——传输控制协议（TCP）。TCP协议是互联网通信的基石，它通过确保数据的可靠传输，支撑着我们每天使用的无数网络服务。

目录

  1. Tcp回显服务器的普通实现
  2. Tcp 回显服务器的多线程实现
  3. Tcp 回显服务器的线程池实现

一. Tcp 回显服务器的普通实现

1. Tcp 的特点

在上一篇 实现Udp 的回显服务器的文章中 ， 我们提及Tcp 和 Udp 分别有4个主要的特点

  • Tcp 是 可靠 传输， Udp是 不可靠 传输。
  • Tcp是面向 字节流， Udp是面向 数据报。
  • Tcp 是 有连接 ， Udp是 无连接 。
  • Tcp 是 全双工 ， Udp也是 全双工 。

关于以上这些 特点 还有 

回显服务器

的详解全部都收录到了 【网络编程通关之路】 Udp 基础回响服务器(Java实现)及你不知道知识原理详解 ！ ！ ！ 这篇文章中 。

Tcp网络编程文章详解

还没学习过或者忘记的小伙伴记得去看看哦。

2. Tcp使用的相关类

Tcp

与

Udp

一样， 在进行网络通信的过程中，需要调用系统 

Socket api

， 但在 Java标准库 中已经封装好了相关的类， 通过这几个类， 在 

JVM

中来调用系统原生的 

Socket api

来 操作网卡 ， 进行网络通信。

关于Tcp 来实现回显

ServerSocket 类 :

在这里插入图片描述

  • 实例化ServerSocket 对象时， 只用于服务器一端 ， 并且进行 端口号 连接 进程 的过程。
  • 用于建立 服务器 与 客户端 连接，并且返回 Socket 对象。accept() 方法

鱼式疯言

从上面可以确定 Tcp的 

有连接

的特点之一。

ServerSocket的构造方法 的连接是 端口号与进程的连接 ， 相当于 

“接好了电话线”

。

accept（） 的连接是 服务器与客户端的连接 ， 相当于 客户端那边给服务器 “打电话”， 而服务器这边就用 

accept（）

来接电话。完成连接。

Socket 类 ：

在这里插入图片描述

  • 用于客户端与服务器连接：Socket 的构造方法, 在 实例化Socket 对象 时， 添加 IP地址 和 端口号， 就意味着 建立了连接 。
  • 操作 Socket对象 来获取各种 IP地址 和``````输入和输出流对象 。获取IP地址**getInetAddress()**获取输入字节流方法getInputStream()获取输出字节流方法getOutputStream()

鱼式疯言

  1. 由于我们 Tcp 特点 之一就是 面向字节流 ， 并且是 全双工 。

所以我们既可以获取到 输入字节流对象 ，也可以获取到 输出字节流对象 。

  1. ServerSocket 类一般只适用于 服务器一端的端口号和进程的连接 ， 而 Socket 一般只适用于 客户端一端 与 服务器 的连接， 但是都适用于 服务器和客户端 的 获取输入流与输出流 的操作。
  1. 在 同一台主机 上，同一个协议 ， 一个 端口号 直接连接 一个进程 。但是在不同协议中， 一个端口号 可以连接 不同协议 下的进程。
  1. 无论是 ServerSocket 类 还是 Socket 类 ， 都是属于 java.net 下的包的类。

回显服务器的普通实现代码展示

<1>. 服务器实现

packageechoTCP;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStream;importjava.io.OutputStream;importjava.io.PrintWriter;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;importjava.util.concurrent.Executor;importjava.util.concurrent.Executors;publicclassMyTcpEchoServer{ServerSocket serverSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoServer(int port){try{// 进行连接
            serverSocket =newServerSocket(port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicvoidstart(){// 开始交互System.out.println("服务器开始运行...");while(true){// 使用线程池Socket socket =null;try{
                socket = serverSocket.accept();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}// 进行接收请求并响应ProcessServerConnect(socket);}}privatevoidProcessServerConnect(Socket socket){try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while(true){System.out.printf("客户端上线 :[客户端ip =%s,
                    客户端端口号 =%d]\n"
                    ,socket.getInetAddress(),
                    socket.getPort());// 得到请求Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}// 得到请求String request = scanner.nextLine();// 计算响应// 执行业务String response =process(request);// 返回响应// 让客户端得到业务的执行结果PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);// 开始返回
                   printWriter.println(response);// 进行刷新
                    printWriter.flush();//                    打印日志System.out.printf("客户端下线 :[ip =%s , 
                    port =%d], 请求 =%s , 响应 =%s\n",
                            socket.getInetAddress(),
                            socket.getPort(),request,response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",
                socket.getInetAddress(),
                socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                    socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}}privateStringprocess(String request){return  request;}publicstaticvoidmain(String[] args){MyTcpEchoServer myTcpEchoServer =newMyTcpEchoServer(9090);
        myTcpEchoServer.start();}}

在这里插入图片描述

服务器一端的实现的整体流程可分为以下几步：

  1. 创建 ServerSocket 对象 , 在构造方法中参数列表添加 端口号 ， 建立端口号与进程的 连接 。
// 进行连接
            serverSocket =newServerSocket(port);
  1. 调用 accept 方法让服务器与客户端进行，并返回一个 Socket 对象。
Socket socket =null;try{
            socket = serverSocket.accept();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}
  1. 获取到输入流，利用 Scanner 包装输入流 得到请求 。
// 得到请求Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}// 得到请求String request = scanner.nextLine();
  1. 计算响应 并把 输出流对象 包装到 printWriter输出到客户端
// 计算响应// 执行业务String response =process(request);// 返回响应// 让客户端得到业务的执行结果PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);// 开始返回
   printWriter.println(response);// 进行刷新
    printWriter.flush();
  1. 打印日志，并关闭 Socket 对象
//                    打印日志System.out.printf("客户端下线 :[ip =%s , 
                 port =%d], 请求 =%s , 响应 =%s\n",
                         socket.getInetAddress(),
                         socket.getPort(),request,response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",
             socket.getInetAddress(),
             socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                 socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}

鱼式疯言

补充细节：

  1. 对于大部分 IO流 来说， 并不是 输入或输出一个/ 一段 就会加载到 硬盘 , 而是会存放到一个叫 缓冲区的地方， 当数据积攒到 一定的量 ， 才会 加载过去 。所以我们为了每次只加载 一个 / 一段数据 ， 可以调用 flush这个方法 来将 缓冲区 的数据全部刷新出去。
// 进行刷新
      printWriter.flush();
  1. 小编在这里利用了 Scanner 和 printWriter 来包装输入和输出流。 但是小伙伴们也可以利用小编之前提及过的 IO流的操作方式 来进行哦， 效果是一样的 。

关于IO的流的操作文章， 可以多学习学习并且回去哦 💖 💖 💖 💖

IO流理论篇文章详解

IO流Java实践篇文章详解

  1. 对于上述 回显服务器 来说， 服务端一端 accept（） 只有当服务器每次发来请求时，才会进行 连接， 否则进行 阻塞等待。

<2>. 客户端实现

packageechoTCP;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStream;importjava.io.OutputStream;importjava.io.PrintWriter;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;publicclassMyTcpEchoClient{Socket clientSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoClient(String ip ,int port){try{// 进行连接
            clientSocket =newSocket(ip, port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicvoidstart(){// 开始交互System.out.println("客户端开始运行...");// 发送请求并接受响应ProcessServerConnect(clientSocket);}privatevoidProcessServerConnect(Socket socket){try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while(true){Scanner in =newScanner(System.in);System.out.print("请输入你的需求-> ");//                输入请求并发送String request = in.nextLine();PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);// 进行刷新
                printWriter.flush();// 接收响应并输出Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}String response = scanner.nextLine();System.out.println("response = "+ response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： 
            [%s,%d]\n",
            socket.getInetAddress(),
            socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}}publicstaticvoidmain(String[] args){MyTcpEchoClient myTcpEchoClient =newMyTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        myTcpEchoClient.start();}}

在这里插入图片描述

具体客户端一端的整体实现流程梳理：

  1. 实例化Socket 对象， 并把 IP地址 和 端口号 作为 Socket 构造方法的参数进行 客户端与服务端 的连接。
Socket clientSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoClient(String ip ,int port){try{// 进行连接
        clientSocket =newSocket(ip, port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}
  1. 输入请求 并发送给 客户端
Scanner in =newScanner(System.in);System.out.print("请输入你的需求-> ");//                输入请求并发送String request = in.nextLine();PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);// 进行刷新
                printWriter.flush();
  1. 接收服务器返回的 响应并输出
// 接收响应并输出Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}String response = scanner.nextLine();System.out.println("response = "+ response);
  1. 宣布服务器执行结束， 并 关闭Socket对象
finally{System.out.printf("任务执行结束： 
            [%s,%d]\n",
            socket.getInetAddress(),
            socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}

鱼式疯言

补充细节 ：

  1. 对应上述代码中的 hasNext() 方法来说， 出现了 换行 才会 break 结束 出去， 而当 服务器/ 客户端没有 发来数据时， 是会进入 阻塞等待 的， 不会break 直接跳出。
if(!scanner.hasNext()){break;}

二. Tcp 回显服务器的多线程实现

1. 代码展示

服务器源码：

packageechoTCP;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStream;importjava.io.OutputStream;importjava.io.PrintWriter;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;importjava.util.concurrent.Executor;importjava.util.concurrent.Executors;publicclassMyTcpEchoServer{ServerSocket serverSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoServer(int port){try{// 进行连接
            serverSocket =newServerSocket(port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicvoidstart(){// 开始交互System.out.println("服务器开始运行...");//        使用多线程while(true){Thread t =newThread(()->{Socket socket =null;try{
                    socket = serverSocket.accept();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}// 进行接收请求并响应ProcessServerConnect(socket);});
            t.start();}}privatevoidProcessServerConnect(Socket socket){try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while(true){System.out.printf("客户端上线 : [客户端ip = %s,客户端端口号 = %d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());// 得到请求Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}// 得到请求String request = scanner.nextLine();// 计算响应// 执行业务String response =process(request);// 返回响应// 让客户端得到业务的执行结果PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);// 开始返回
                   printWriter.println(response);// 进行刷新
                    printWriter.flush();//                    打印日志System.out.printf("客户端下线 :  [ip = %s , port = %d], 请求 = %s , 响应 = %s\n",
                            socket.getInetAddress(),socket.getPort(),request,response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                    socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}}privateStringprocess(String request){return  request;}publicstaticvoidmain(String[] args){MyTcpEchoServer myTcpEchoServer =newMyTcpEchoServer(9090);
        myTcpEchoServer.start();}}

客户端源码 ：

packageechoTCP;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStream;importjava.io.OutputStream;importjava.io.PrintWriter;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;publicclassMyTcpEchoClient{Socket clientSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoClient(String ip ,int port){try{// 进行连接
            clientSocket =newSocket(ip, port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicvoidstart(){// 开始交互System.out.println("客户端开始运行...");// 发送请求并接受响应ProcessServerConnect(clientSocket);}privatevoidProcessServerConnect(Socket socket){try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while(true){Scanner in =newScanner(System.in);System.out.print("请输入你的需求-> ");//                输入请求并发送String request = in.nextLine();PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);// 进行刷新
                printWriter.flush();// 接收响应并输出Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}String response = scanner.nextLine();System.out.println("response = "+ response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}}publicstaticvoidmain(String[] args){MyTcpEchoClient myTcpEchoClient =newMyTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        myTcpEchoClient.start();}}

在这里插入图片描述
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

2. 原理剖析

对于多线程的回显服务器的实现， 最主要是解决 

多个

客户端同时给 

一个

服务器 发送请求 的问题。

对于服务器来说 外边套着一个循环 ， 里面又加了 一层循环 ， 这样的话就会导致 两层循环 的加入

当 第一个客户端进入内循环 时， 它的任务还 

没结束

， 第二个客户端就向服务器 发送请求 ， 这时由于内部的还 一直循环， 服务器就无法进入

内循环

， 只能让第二个客户端一直停留在 

缓冲区

。

这时我们就引入 多线程 的方式， 将每一个服务器都 

分布同时

执行循环， 这样就能保证不会让 

多个

服务器一直阻塞到 

缓冲区

。

关于代码的实现实现流程， 只是在普通回显服务器的基础上加了 一行多线程 的代码。 其他都是一样的， 小编在这里就 不赘述了 。

三. Tcp 回显服务器的线程池实现

1. 代码展示

服务器一端：

packageechoTCP;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStream;importjava.io.OutputStream;importjava.io.PrintWriter;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;importjava.util.concurrent.Executor;importjava.util.concurrent.Executors;publicclassMyTcpEchoServer{ServerSocket serverSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoServer(int port){try{// 进行连接
            serverSocket =newServerSocket(port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicvoidstart(){// 开始交互System.out.println("服务器开始运行...");while(true){// 使用线程池Executor executor =Executors.newCachedThreadPool();

        executor.execute(()->{Socket socket =null;try{
                socket = serverSocket.accept();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}// 进行接收请求并响应ProcessServerConnect(socket);});}}privatevoidProcessServerConnect(Socket socket){try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while(true){System.out.printf("客户端上线 : [客户端ip = %s,客户端端口号 = %d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());// 得到请求Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}// 得到请求String request = scanner.nextLine();// 计算响应// 执行业务String response =process(request);// 返回响应// 让客户端得到业务的执行结果PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);// 开始返回
                   printWriter.println(response);// 进行刷新
                    printWriter.flush();//                    打印日志System.out.printf("客户端下线 :  [ip = %s , port = %d], 请求 = %s , 响应 = %s\n",
                            socket.getInetAddress(),socket.getPort(),request,response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                    socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}}privateStringprocess(String request){return  request;}publicstaticvoidmain(String[] args){MyTcpEchoServer myTcpEchoServer =newMyTcpEchoServer(9090);
        myTcpEchoServer.start();}}

在这里插入图片描述
客户端一端 ：

packageechoTCP;importjava.io.IOException;importjava.io.InputStream;importjava.io.OutputStream;importjava.io.PrintWriter;importjava.net.ServerSocket;importjava.net.Socket;importjava.util.Scanner;publicclassMyTcpEchoClient{Socket clientSocket =null;// 进行连接publicMyTcpEchoClient(String ip ,int port){try{// 进行连接
            clientSocket =newSocket(ip, port);}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}publicvoidstart(){// 开始交互System.out.println("客户端开始运行...");// 发送请求并接受响应ProcessServerConnect(clientSocket);}privatevoidProcessServerConnect(Socket socket){try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){while(true){Scanner in =newScanner(System.in);System.out.print("请输入你的需求-> ");//                输入请求并发送String request = in.nextLine();PrintWriter printWriter =newPrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);// 进行刷新
                printWriter.flush();// 接收响应并输出Scanner scanner =newScanner(inputSTream);if(!scanner.hasNext()){break;}String response = scanner.nextLine();System.out.println("response = "+ response);}}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}finally{System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());try{//                    关闭 socket 流
                socket.close();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}}}publicstaticvoidmain(String[] args){MyTcpEchoClient myTcpEchoClient =newMyTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        myTcpEchoClient.start();}}

在这里插入图片描述

在这里插入图片描述

代码说明

关于线程池的代码实现： 主要还是在原来 普通 回显服务器的基础上， 加上了线程池的 

newCachedThreadPool

对象 。

这个线程池对象在 任务繁忙 时， 最多可以创建出 

Integer.MAX_VALUES

个 非核心线程。

具体详情小伙伴们可以参考多线程的文章， 有重点讲解哦

多线程实践篇详解

非常适合 服务器开发使用 。

// 使用线程池Executor executor =Executors.newCachedThreadPool();

        executor.execute(()->{Socket socket =null;try{
                socket = serverSocket.accept();}catch(IOException e){thrownewRuntimeException(e);}// 进行接收请求并响应ProcessServerConnect(socket);});

鱼式疯言

如果是

大量

的客户端， 我们可能会用到上面的 

线程池

来使用。

如果是

海量

的客户端使用， 就会使用 

IO多路复用

（了解即可）。

总结

  1. Tcp回显服务器的普通实现： 从Tcp 的四大特点： 有连接， 面向字节流， 可靠传输， 全双工 的四个特点展开介绍 Tcp 的两个主要网络通信的类： ServerSocket 和 Socket 两个类 ，并在代码中充分的使用并结合理解流程。
  2. Tcp 回显服务器的 多线程实现 ： 利用多线程解决了一个服务器只能解决一个客户端的问题。
  3. Tcp 回显服务器的线程池实现： 从另外一个线程池的角度更解决大量客户端的问题。

如果觉得小编写的还不错的咱可支持 三连 下 (定有回访哦) , 不妥当的咱请评论区 指正

希望我的文章能给各位宝子们带来哪怕一点点的收获就是 小编创作 的最大 动力 💖 💖 💖

在这里插入图片描述

标签： 网络 tcp/ip 服务器
本文转载自: https://blog.csdn.net/mgzdwm/article/details/141562116
版权归原作者 邂逅岁月 所有， 如有侵权，请联系我们删除。
登录后发布评论

“【网络编程通关之路】 Tcp 基础回显服务器(Java实现)及保姆式知识原理详解 ！ ！ ！”的评论:

还没有评论
关于作者
...
overfit同步小助手
文章同步
相关阅读

ESP8266的SSL/TLS安全网络编程实践指南

信创海光x86服务器，定义、特点及应用详解

自动化雨课堂观看助手：AutoYuketangforHIT 使用指南

【Linux】线程概念与线程控制

Postman：Postman简介：使用Postman发送POST请求_2024-08-05_11-26-30.Tex

Kafka-with-Akka-Streams-Kafka-Streams-Tutorial 常见问题解决方案

cppkafka项目常见问题解决方案

文章导航