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Java中如何进行TCP和套接字入门

发布时间:2021-11-07 02:20:47

今天就跟大家聊聊有关Java中如何进行TCP和套接字入门,可能很多人都不太了解,为了让大家更加了解,小编给大家总结了以下内容,希望大家根据这篇文章可以有所收获。

JDK 提供了对 TCP(Transmission Control Protocol,传输控制协议)和 UDP(User Datagram Protocol,用户数据报协议)这两个数据传输协议的支持。本文开始探讨 TCP。

TCP 基础知识

在“服务器-客户端”这种架构中,服务器和客户端各自维护一个端点,两个端点需要通过网络进行数据交换。TCP 为这种需求提供了一种可靠的流式连接,流式的意思是传出和收到的数据都是连续的字节,没有对数据量进行大小限制。一个端点由 IP 地址和端口构成(专业术语为“元组 {IP 地址, 端口}”)。这样,一个连接就可以由元组 {本地地址, 本地端口, 远程地址, 远程端口} 来表示。

连接过程

在 TCP 编程接口中,端点体现为 TCP 套接字。共有两种 TCP 套接字:主动和被动,“被动”状态也常被称为“侦听”状态。服务器和客户端利用套接字进行连接的过程如下:

1、服务器创建一个被动套接字,开始循环侦听客户端的连接。

2、客户端创建一个主动套接字,连接服务器。

3、服务器接受客户端的连接,并创建一个代表该连接的主动套接字。

4、服务器和客户端通过步骤 2 和 3 中创建的两个主动套接字进行数据传输。

下面是连接过程的图解:

Java中如何进行TCP和套接字入门

一个简单的 TCP 服务器

JDK 提供了 ServerSocket 类来代表 TCP 服务器的被动套接字。下面的代码演示了一个简单的 TCP 服务器(多线程阻塞模式),它不断侦听并接受客户端的连接,然后将客户端发送过来的文本按行读取,全文转换为大写后返回给客户端,直到客户端发送文本行 bye:

public class TcpServer implements Runnable {       private ServerSocket serverSocket;           public TcpServer(int port) throws IOException {           // 创建绑定到某个端口的 TCP 服务器被动套接字。           serverSocket = new ServerSocket(port);       }           @Override     public void run() {           while (true) {               try {                   // 以阻塞的方式接受一个客户端连接,返回代表该连接的主动套接字。                   Socket socket = serverSocket.accept();                   // 在新线程中处理客户端连接。                   new Thread(new ClientHandler(socket)).start();               } catch (IOException ex) {                   ex.printStackTrace();               }           }       }   }       public class ClientHandler implements Runnable {       private Socket socket;           public ClientHandler(Socket socket) {           this.socket = Objects.requireNonNull(socket);       }           @Override     public void run() {           try (Socket s = socket) {  // 减少代码量的花招&hellip;&hellip;               // 包装套接字的输入流以读取客户端发送的文本行。               BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(                       s.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));               // 包装套接字的输出流以向客户端发送转换结果。               PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(                       s.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8), true);                   String line = null;               while ((line = in.readLine()) != null) {                   if (line.equals("bye")) {                       break;                   }                       // 将转换结果输出给客户端。                   out.println(line.toUpperCase(Locale.ENGLISH));               }           } catch (IOException ex) {               ex.printStackTrace();           }       }   }

阻塞模式的编程方式简单,但存在性能问题,因为服务器线程会卡死在接受客户端的 accept() 方法上,不能有效利用资源。套接字支持非阻塞模式,现在暂时略过。

一个简单的 TCP 客户端

JDK 提供了 Socket 类来代表 TCP 客户端的主动套接字。下面的代码演示了上述服务器的客户端:

public class TcpClient implements Runnable {       private Socket socket;           public TcpClient(String host, int port) throws IOException {           // 创建连接到服务器的套接字。           socket = new Socket(host, port);       }           @Override     public void run() {           try (Socket s = socket) {  // 再次减少代码量&hellip;&hellip;               // 包装套接字的输出流以向服务器发送文本行。               PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(                       s.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8), true);               // 包装套接字的输入流以读取服务器返回的文本行。               BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(                       s.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));                   Console console = System.console();               String line = null;               while ((line = console.readLine()) != null) {                   if (line.equals("bye")) {                       break;                   }                       // 将文本行发送给服务器。                   out.println(line);                   // 打印服务器返回的文本行。                   console.writer().println(in.readLine());               }                   // 通知服务器关闭连接。               out.println("bye");           } catch (IOException ex) {               ex.printStackTrace();           }       }   }

从 JDK 文档可以看到,ServerSocket 和 Socket 在初始化的时候,可以设定一些参数,还支持延迟绑定。这些东西对性能和行为都有所影响。后续两篇文章将分别详解这两个类的初始化。

看完上述内容,你们对Java中如何进行TCP和套接字入门有进一步的了解吗?如果还想了解更多知识或者相关内容,请关注血鸟云行业资讯频道,感谢大家的支持。


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