【愚公系列】2022年01月 Java教学课程 67-网络编程-TCP通信
【摘要】 一.TCP通信程序 1.TCP发送数据Java中的TCP通信Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类构造方法方法名说明Socket(InetAddress address,int port)创建流套接字并将其连接到指...
一.TCP通信程序
1.TCP发送数据
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Java中的TCP通信
- Java对基于TCP协议的的网络提供了良好的封装，使用Socket对象来代表两端的通信端口，并通过Socket产生IO流来进行网络通信。
- Java为客户端提供了Socket类，为服务器端提供了ServerSocket类
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构造方法
方法名 说明 Socket(InetAddress address,int port) 创建流套接字并将其连接到指定IP指定端口号 Socket(String host, int port) 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号 -
相关方法
方法名 说明 InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流 OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流 -
示例代码
public class ClientDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { //创建客户端的Socket对象(Socket) //Socket(String host, int port) 创建流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号 Socket s = new Socket("127.0.0.1",10000); //获取输出流，写数据 //OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流 OutputStream os = s.getOutputStream(); os.write("hello,tcp,我来了".getBytes()); //释放资源 s.close(); } }
2.TCP接收数据
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构造方法
方法名 说明 ServletSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字 -
相关方法
方法名 说明 Socket accept() 监听要连接到此的套接字并接受它 -
注意事项
- accept方法是阻塞的,作用就是等待客户端连接
- 客户端创建对象并连接服务器,此时是通过三次握手协议,保证跟服务器之间的连接
- 针对客户端来讲,是往外写的,所以是输出流
针对服务器来讲,是往里读的,所以是输入流 - read方法也是阻塞的
- 客户端在关流的时候,还多了一个往服务器写结束标记的动作
- 最后一步断开连接,通过四次挥手协议保证连接终止
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三次握手和四次挥手
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三次握手
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四次挥手
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示例代码
public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { //创建服务器端的Socket对象(ServerSocket) //ServerSocket(int port) 创建绑定到指定端口的服务器套接字 ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); //Socket accept() 侦听要连接到此套接字并接受它 Socket s = ss.accept(); //获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台 InputStream is = s.getInputStream(); byte[] bys = new byte[1024]; int len = is.read(bys); String data = new String(bys,0,len); System.out.println("数据是：" + data); //释放资源 s.close(); ss.close(); } }
3.TCP程序练习
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案例需求
客户端：发送数据，接受服务器反馈
服务器：收到消息后给出反馈
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案例分析
- 客户端创建对象，使用输出流输出数据
- 服务端创建对象，使用输入流接受数据
- 服务端使用输出流给出反馈数据
- 客户端使用输入流接受反馈数据
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代码实现
// 客户端 public class ClientDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000); OutputStream os = socket.getOutputStream(); os.write("hello".getBytes()); // os.close();如果在这里关流,会导致整个socket都无法使用 socket.shutdownOutput();//仅仅关闭输出流.并写一个结束标记,对socket没有任何影响 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); String line; while((line = br.readLine())!=null){ System.out.println(line); } br.close(); os.close(); socket.close(); } } // 服务器 public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); Socket accept = ss.accept(); InputStream is = accept.getInputStream(); int b; while((b = is.read())!=-1){ System.out.println((char) b); } System.out.println("看看我执行了吗?"); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream())); bw.write("你谁啊?"); bw.newLine(); bw.flush(); bw.close(); is.close(); accept.close(); ss.close(); } }
4.TCP程序文件上传练习
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案例需求
客户端：数据来自于本地文件，接收服务器反馈
服务器：接收到的数据写入本地文件，给出反馈
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案例分析
- 创建客户端对象，创建输入流对象指向文件，每读一次数据就给服务器输出一次数据，输出结束后使用shutdownOutput()方法告知服务端传输结束
- 创建服务器对象，创建输出流对象指向文件，每接受一次数据就使用输出流输出到文件中，传输结束后。使用输出流给客户端反馈信息
- 客户端接受服务端的回馈信息
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相关方法
方法名 说明 void shutdownInput() 将此套接字的输入流放置在“流的末尾” void shutdownOutput() 禁止用此套接字的输出流 -
代码实现
// 客户端 public class ClientDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { Socket socket = new Socket("127.0.0.1",10000); //是本地的流,用来读取本地文件的. BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(new FileInputStream("socketmodule\\ClientDir\\1.jpg")); //写到服务器 --- 网络中的流 OutputStream os = socket.getOutputStream(); BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(os); int b; while((b = bis.read())!=-1){ bos.write(b);//通过网络写到服务器中 } bos.flush(); //给服务器一个结束标记,告诉服务器文件已经传输完毕 socket.shutdownOutput(); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); String line; while((line = br.readLine()) !=null){ System.out.println(line); } bis.close(); socket.close(); } } // 服务器 public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); Socket accept = ss.accept(); //网络中的流,从客户端读取数据的 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream()); //本地的IO流,把数据写到本地中,实现永久化存储 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("socketmodule\\ServerDir\\copy.jpg")); int b; while((b = bis.read()) !=-1){ bos.write(b); } BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream())); bw.write("上传成功"); bw.newLine(); bw.flush(); bos.close(); accept.close(); ss.close(); } }
5.TCP程序服务器优化
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优化方案一
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需求
服务器只能处理一个客户端请求，接收完一个图片之后，服务器就关闭了。
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解决方案
使用循环
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代码实现
// 服务器代码如下,客户端代码同上个案例,此处不再给出 public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); while (true) { Socket accept = ss.accept(); //网络中的流,从客户端读取数据的 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream()); //本地的IO流,把数据写到本地中,实现永久化存储 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("optimizeserver\\ServerDir\\copy.jpg")); int b; while((b = bis.read()) !=-1){ bos.write(b); } BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream())); bw.write("上传成功"); bw.newLine(); bw.flush(); bos.close(); accept.close(); } //ss.close(); } }
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优化方案二
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需求
第二次上传文件的时候，会把第一次的文件给覆盖。
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解决方案
UUID. randomUUID()方法生成随机的文件名
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代码实现
// 服务器代码如下,客户端代码同上个案例,此处不再给出 public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); while (true) { Socket accept = ss.accept(); //网络中的流,从客户端读取数据的 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(accept.getInputStream()); //本地的IO流,把数据写到本地中,实现永久化存储 BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("optimizeserver\\ServerDir\\" + UUID.randomUUID().toString() + ".jpg")); int b; while((b = bis.read()) !=-1){ bos.write(b); } BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(accept.getOutputStream())); bw.write("上传成功"); bw.newLine(); bw.flush(); bos.close(); accept.close(); } //ss.close(); } }
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优化方案三
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需求
使用循环虽然可以让服务器处理多个客户端请求。但是还是无法同时跟多个客户端进行通信。
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解决方案
开启多线程处理
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代码实现
// 线程任务类 public class ThreadSocket implements Runnable { private Socket acceptSocket; public ThreadSocket(Socket accept) { this.acceptSocket = accept; } @Override public void run() { BufferedOutputStream bos = null; try { //网络中的流,从客户端读取数据的 BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(acceptSocket.getInputStream()); //本地的IO流,把数据写到本地中,实现永久化存储 bos = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("optimizeserver\\ServerDir\\" + UUID.randomUUID().toString() + ".jpg")); int b; while((b = bis.read()) !=-1){ bos.write(b); } BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(acceptSocket.getOutputStream())); bw.write("上传成功"); bw.newLine(); bw.flush(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if(bos != null){ try { bos.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } if (acceptSocket != null){ try { acceptSocket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } } // 服务器代码 public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); while (true) { Socket accept = ss.accept(); ThreadSocket ts = new ThreadSocket(accept); new Thread(ts).start(); } //ss.close(); } }
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优化方案四
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需求
使用多线程虽然可以让服务器同时处理多个客户端请求。但是资源消耗太大。
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解决方案
加入线程池
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代码实现
// 服务器代码如下,线程任务类代码同上,此处不再给出 public class ServerDemo { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocket ss = new ServerSocket(10000); ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor( 3,//核心线程数量 10, //线程池的总数量 60, //临时线程空闲时间 TimeUnit.SECONDS, //临时线程空闲时间的单位 new ArrayBlockingQueue<>(5),//阻塞队列 Executors.defaultThreadFactory(),//创建线程的方式 new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy()//任务拒绝策略 ); while (true) { Socket accept = ss.accept(); ThreadSocket ts = new ThreadSocket(accept); //new Thread(ts).start(); pool.submit(ts); } //ss.close(); } }
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