【愚公系列】2022年01月 Java教学课程 67-网络编程-TCP通信

文章目录

一.TCP通信程序
- 1.TCP发送数据
- 2.TCP接收数据
- 3.TCP程序练习
- 4.TCP程序文件上传练习
- 5.TCP程序服务器优化

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

相关方法

示例代码

代码语言：javascript复制

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

构造方法

相关方法

注意事项
1. accept方法是阻塞的,作用就是等待客户端连接
2. 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
3. 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
4. read方法也是阻塞的
5. 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
6. 最后一步断开连接,通过四次挥手协议保证连接终止
三次握手和四次挥手
- 三次握手
- 四次挥手

示例代码

代码语言：javascript复制

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

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
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
代码实现

代码语言：javascript复制

// 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

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

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

相关方法

代码实现

代码语言：javascript复制

// 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

优化方案一

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。
解决方案使用循环
代码实现

代码语言：javascript复制

// 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();
        
    }
}

优化方案二

需求第二次上传文件的时候，会把第一次的文件给覆盖。
解决方案 UUID. randomUUID()方法生成随机的文件名
代码实现

代码语言：javascript复制

// 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();

    }
}

优化方案三

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。
解决方案开启多线程处理
代码实现

代码语言：javascript复制

// 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();
    }
}

优化方案四

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。
解决方案加入线程池
代码实现

代码语言：javascript复制

// 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();
    }
}

socket编程 java 编程算法

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