Java 通过实现简单的TCP通信程序来理解TCP通信

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了Java 通过实现简单的TCP通信程序来理解TCP通信相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

概述

TCP通信能实现两台计算机之间的数据交互,通信的两端,要严格区分为客户端(Client)与服务端(Server)。

两端通信的步骤

  1. 服务端程序,需要事先启动,等待客户端的连接。
  2. 客户端主动连接服务器端,连接成功才能通信。服务端不可以主动连接客户端。

在Java中,提供了两个类用于实现TCP通信程序:

  1. 客户端:java.net.Socket类表示。创建Socket对象,向服务端发出连接请求,服务端响应请求,两者建立连接开始通信。
  2. 服务端:java.net.ServerSocket类表示。创建ServerSocket对象,相当于开启一个服务,并等待客户端的连接。

如下图:

img

客户端1和服务端进行一个通讯的交互①②③④,需要四个IO流对象,客户端2也是如此。那么两个客户端都和同一个服务端进行交互,服务端怎么区分呢?在服务器端有一个accept方法,可以获取到请求的客户端对象。

多个客户端同时和服务器进行交互,就需要使用多个IO流对象。服务器是没有IO流的,服务器可以获取到请求的客户端Socket对象t,使用每个客户端Socket中提供的IO流和客户端进行交互。服务器使用客户端的字节输入流读取客户端发送的数据,使用客户端的字节输出流给客户端回写数据。简单的说,就是服务器使用客户端的流和客户端交互。

Socket类

Socket类:该类实现客户端套接字,套接字指的是两台设备之间通讯的端点。

构造方法

public Socket(String host, int port)
// 创建套接字对象(两台设备之间通讯的端点对象)并将其连接到指定主机上的指定端
// 口号。如果指定的host是null,则相当于指定地址为回送地址。
  1. 套接字:包含了IP地址(host)和端口号(port)的网络单位。

  2. 回送地址:回送地址(127.x.x.x)是本机回送地址(Loopback Address),主要用于网络软件测试以及本地机进程间通信,无论什么程序,一旦使用回送地址发送数据,立即返回,不进行任何网络传输。

成员方法

OutputStream getOutputStream()
// 返回此套接字的输出流。

InputStream getInputStream()
// 返回此套接字的输入流

void close()
// 关闭此套接字。

举例

使用Java程序,进行客户端和服务端之间的通信。

TCP通讯的客户端

向服务器发送连接请求,给服务器发送数据,读取服务器回写的数据。

实现步骤:

1.创建一个客户端对象Socket,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号。

2.使用Socket对象中的方法getOutputStream(),获取网络字节输出流OutputStream对象。

3.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据。

4.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象。

5.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据。

6.释放资源(Socket)。

注意:

1.客户端和服务器端进行交互,必须使用Socket中提供的网络流,不能使用自己创建的流对象。

2.当我们创建客户端对象Socket的时候,就会去请求服务器和服务器经过3次握手建立连接通路。
这时如果服务器没有启动,那么就会抛出异常(ConnectException: Connection refused: connect)。
如果服务器已经启动,那么就可以进行交互了。

客户端代码实现:

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

public class TcpClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        method();
    }

    private static void method() throws IOException {
        // 创建一个客户端对象Socket,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号。
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);

        // 使用Socket对象中的方法getOutputStream(),获取网络字节输出流OutputStream对象。
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        // 使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据。
        outputStream.write("你好吖!服务器。".getBytes());

        // 使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象。
        InputStream  inputStream = socket.getInputStream();

        // 使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据。
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes, 0, len));

        // 释放资源(Socket)。
        socket.close();
    }
}

完成了客户端代码的编写后,先了解一下ServerSocket类,然后编写服务端Java代码。

ServerSocket类

ServerSocket类:此类现服务器套接字。服务器等待请求通过网络传入。它基于该请求执行某些操作,然后可能向请求者返回结果。

构造方法

ServerSocket(int port)
// 创建绑定到特定端口的服务器套接字。

成员方法

Socket accept()
// 侦听并接受到此套接字的连接。

服务器端必须明确一件事情,必须的知道是哪个客户端请求的服务器,所以可以使用accept方法获取到请求的客户端对象Socket。

举例

接收客户端的请求,读取客户端发送的数据,给客户端回写数据。

TCP通信的服务端

实现步骤:

1.创建服务器ServerSocket对象,对象中传递系统要指定的端口号。

2.使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket。

3.使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象。

4.使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据。

5.使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象。

6.使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据。

7.释放资源(Socket,ServerSocket)。

服务端代码实现:

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        method();
    }

    private static void method() throws IOException {
        // 创建服务器ServerSocket对象,对象中传递系统要指定的端口号。
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);

        // 使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket。
        Socket socket = serverSocket.accept();

        // 使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象。
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();

        // 使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据。
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int len = inputStream.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes, 0, len));

        // 使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象。
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

        // 使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据。
        outputStream.write("收到,谢谢!".getBytes());

        // 释放资源(Socket,ServerSocket)。
        socket.close();
        serverSocket.close();
    }
}

客户端程序和服务端程序都已经编写完成,先运行服务端程序,然后再运行客户端程序。

客户端程序:控制台输出(收到来自服务端回写的数据)

收到,谢谢您!客户端。

服务端程序:控制台输出(接收到客户端发来的请求数据)

你好吖!服务器。

输出截图如下:

img

img

客户端程序和服务端程序对比(4K图,可放大):
img

代码实现步骤:

  1. 第一步

    服务器端:
    
    // 创建服务器ServerSocket对象,对象中传递系统要指定的端口号。
    ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
    
    // 使用ServerSocket对象中的方法accept,获取到请求的客户端对象Socket。
    Socket socket = serverSocket.accept();
    
  2. 第二步

    客户端:
    
    // 创建一个客户端对象Socket,构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号。
    Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
    
    // 使用Socket对象中的方法getOutputStream(),获取网络字节输出流OutputStream对象。
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    
    // 使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给服务器发送数据。
    outputStream.write("你好吖!服务器。".getBytes());
    
  3. 第三步

    服务器端:
    
    // 使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象。
    InputStream inputStream = socket.getInputStream();
    
    // 使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取客户端发送的数据。
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = inputStream.read(bytes);
    System.out.println(new String(bytes, 0, len));
    
    // 使用Socket对象中的方法getOutputStream()获取网络字节输出流OutputStream对象。
    OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
    
    // 使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write,给客户端回写数据。
    outputStream.write("收到,谢谢您!客户端。".getBytes());
    
  4. 第四步

    客户端:
    
    // 使用Socket对象中的方法getInputStream()获取网络字节输入流InputStream对象。
    InputStream  inputStream = socket.getInputStream();
    
    // 使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read,读取服务器回写的数据。
    byte[] bytes = new byte[1024];
    int len = inputStream.read(bytes);
    System.out.println(new String(bytes, 0, len));
    
  5. 第五步

    客户端:
    
    // 释放资源(Socket)。
    socket.close();
    
  6. 第六步

    服务器端:
    
    // 释放资源(Socket,ServerSocket)。
    socket.close();
    serverSocket.close();
    

以上是关于Java 通过实现简单的TCP通信程序来理解TCP通信的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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