回显服务器(基于TCP)

这篇具有很好参考价值的文章主要介绍了回显服务器(基于TCP)。希望对大家有所帮助。如果存在错误或未考虑完全的地方,请大家不吝赐教,您也可以点击"举报违法"按钮提交疑问。

目录

API学习

ServerSocket

Socket

服务端

思路分析

具体实现

客户端

思路分析

具体实现

运行测试

问题分析 

修改优化

完整代码


在学习了基于UDP实现的回显服务器后,我们学习基于TCP实现的回显服务器

API学习

ServerSocket

ServerSocket是创建TCP服务端Socket的API

构造方法:

方法 说明
ServerSocket(int port) 创建一个服务端流套接字Socket,并绑定到指定端口

常用方法:

方法 说明
Socket accept() 开始监听指定端口(创建时绑定的端口),有客户端连接后,返回一个服务端Socket对象,并基于该Socket建立与客户端的连接,否则阻塞等待
void close() 关闭此套接字

Socket

Socket是客户端Socket或服务端中接收到客户端连接(accept方法)的请求后,返回的服务端Socket

无论是客户端还是服务端Socket,都是双方建立连接后,保存对端信息以及用来与对方收发数据的。

构造方法:

方法 说明
Socket(String host, int port) 创建一个客户端流套接字Socket,并与对应IP的主机的对应端口的进程建立连接

常用方法:

方法 说明
InetAddress getInetAddress() 返回套接字所连接的地址
InputStream getInputStream() 返回此套接字的输入流
OutputStream getOutputStream() 返回此套接字的输出流

服务端

思路分析

对于服务端,要实现的内容有:

1. 与客户端建立连接

2. 接收客户端发送的请求、读取解析请求

3. 根据请求计算数据响应

4. 将响应返回给客户端

由于服务器要等到客户端发送请求时才能进行接收、解析、计算响应等操作,而服务器不知道客户端什么时候发送请求,因此服务器需要一直“待命”,等待客户端发送请求 

具体实现

1.首先我们需要创建一个ServerSocket对象,并通过构造方法来指定服务器要绑定的端口号

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;

public class TcpEchoServer {
    private ServerSocket socket = null;
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        socket = new ServerSocket(port);
    }
}

2.接下来,我们实现客户端与服务端连接的建立

TCP是有连接的,因此,在进行通信之前,客户端和服务器之间需要建立连接(就像打电话一样,需要一端拨号,另一端接听后,双方才能进行通话)

回显服务器(基于TCP),JavaEE,服务器,tcp/ip,java,多线程,网络协议

除了内核建立连接外,还需要服务端进行“接听”(accept操作),才能进行通信

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器");
        while (true){
            //通过accept方法来“接听”
            Socket clientSocket = socket.accept();
        }
    }

3. 然后通过实现processConnection方法来处理每一次连接建立后的通信(客户端与服务器之间的多次请求响应交互)

此时的实现过程与 基于UDP实现的回显服务器类似,循环读取请求、接收请求并解析、根据请求计算响应最后将响应返回给客户端

需要注意的是,TCP是面向字节流的,传输的基本单位是字节

    //处理连接建立后客户端与服务器之间的多次请求响应
    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
        try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){
            //循环读取请求
            while (true){
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
                if(!scanner.hasNext()){//读取完毕,断开连接
                    System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
                    break;
                }
                //读取请求并解析
                String request = scanner.next();
                //根据请求计算响应
                String response = process(request);
                //将响应返回给客户端
                //由于直接通过outputStream进行写入不方便在响应末尾添加\n
                //因此可以使用PrintWriter进行写入(使用其中的println方法)
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(response);
                //不要忘记刷新操作
                printWriter.flush();
                //打印日志,观察程序执行效果
                System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),
                        request, response);
            }

        }catch (IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }finally {
            clientSocket.close();
        }
    }
    
    //根据请求计算响应
    public String process(String request) {
        return request;
    }

客户端

思路分析

 对于客户端需要实现的内容有:

1. 从控制台读取用户输入的内容

2. 将内容构造成TCP请求,并发送给服务器

3. 等待服务器响应,当接收到服务器响应时,解析响应内容

4. 显示响应内容

具体实现

1.首先我们创建一个Socket对象,并在构造方法中传入服务器的ip和端口号

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

public class TcpEchoClient {
    private Socket socket = null;
    public TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {
        socket = new Socket(serverIp, serverPort);
    }
}

2. 接下来我们实现客户端的启动(循环读取请求、发送请求、读取响应最后打印响应内容)

    public void start(){
        System.out.println("启动客户端");
        try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);//从控制台读取要发送的请求数据
            Scanner scannerNetwork = new Scanner(inputStream);//从服务器读取响应
            PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);//通过PrintWriter进行写入操作
            while (true){
                //从控制台读取请求数据
                System.out.print("请输入:");
                if(!scanner.hasNext()){//读取完毕,退出循环
                    break;
                }
                String request = scanner.next();//读取请求
                //将请求发送给服务器
                writer.println(request);//使用println方法来发送数据,使请求末尾带有\n
                writer.flush();//刷新缓冲区,使数据及时发送出去
                //从服务器读取响应
                String response = scannerNetwork.next();
                //显示响应内容
                System.out.println(response);
                
                
            }
        }catch (IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

运行测试

在编写完代码后,我们同时运行服务器和客户端,并输入请求观察代码是否存在问题:

启动服务器:

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9019);
        server.start();
    }

启动客户端:

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9019);
        client.start();
    }

运行测试结果:

服务器:

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客户端:

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 再运行一个客户端:

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回显服务器(基于TCP),JavaEE,服务器,tcp/ip,java,多线程,网络协议

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运行结果:

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此时第二个客户端无响应,当关闭第一个客户端后,此时第二个客户端才能正常工作

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问题分析 

为什么会出现这种情况呢?

通过观察服务器代码,我们可以发现:当第一个客户端与服务器建立连接后,服务器就进入processConnection,此时会在scanner.hasNext 阻塞,等待客户端的请求,接收请求后,解析计算响应并返回,然后再次等待请求....,直到该客户端退出后,才能结束processConnection方法,再次进行“接听”

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因此,当有新的客户端与服务器建立连接时,虽然新的客户端与服务器在内核层面建立了TCP连接,但服务端未“接听”,因此连接未成功建立,也就无法进行交互。第二个客户端发送的请求存储在服务器的接收缓冲区中,当第一个客户端退出后,服务器就会立即处理第二个客户端之前发送的请求

那应该如何修改代码,使得服务器能够同时与多个客户端建立连接呢?

修改优化

此时使用单线程已经无法满足我们的需求,因此我们考虑使用多线程,主线程负责执行accecpt,每当有一个客户端进行连接,就分配一个新的线程,由这个新线程为客户端提供服务

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器");
        while (true){
            //通过accept方法来“接听”
            Socket clientSocket = socket.accept();
            Thread woker = new Thread(()->{
                try {
                    processConnection(clientSocket);
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });
            woker.start();
        }
    }

此时服务器就能够处理多个客户端的请求了

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然而,当客户端比较多时,服务器就会频繁地创建和销毁线程,此时,我们可以考虑使用线程池

完整代码

服务端代码:

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TcpEchoServer {
    private ServerSocket socket = null;
    public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        socket = new ServerSocket(port);
    }
    public void start() throws IOException {
        System.out.println("启动服务器");
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        while (true){
            //通过accept方法来“接听”
            Socket clientSocket = socket.accept();
           /* Thread woker = new Thread(()->{
                try {
                    processConnection(clientSocket);
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });
            woker.start();*/
            pool.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        processConnection(clientSocket);
                    } catch (IOException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                }
            });

        }
    }
    //处理连接建立后客户端与服务器之间的多次请求响应
    private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {
        System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
        try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){
            //循环读取请求
            while (true){
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
                if(!scanner.hasNext()){//读取完毕,断开连接
                    System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());
                    break;
                }
                //读取请求并解析
                String request = scanner.next();
                //根据请求计算响应
                String response = process(request);
                //将响应返回给客户端
                //由于直接通过outputStream进行写入不方便在响应末尾添加\n
                //因此可以使用PrintWriter进行写入(使用其中的println方法)
                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(response);
                //不要忘记刷新操作
                printWriter.flush();
                //打印日志,观察程序执行效果
                System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),
                        request, response);
            }

        }catch (IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }finally {
            clientSocket.close();
        }
    }

    //根据请求计算响应
    public String process(String request) {
        return request;
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9019);
        server.start();
    }
}

客户端代码:文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-831893.html

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TcpEchoClient {
    private Socket socket = null;
    public TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {
        socket = new Socket(serverIp, serverPort);
    }
    public void start(){
        System.out.println("启动客户端");
        try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();
             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){
            Scanner scanner = new Scanner(System.in);//从控制台读取要发送的请求数据
            Scanner scannerNetwork = new Scanner(inputStream);//从服务器读取响应
            PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);//通过PrintWriter进行写入操作
            while (true){
                //从控制台读取请求数据
                System.out.print("请输入:");
                if(!scanner.hasNext()){//读取完毕,退出循环
                    break;
                }
                String request = scanner.next();//读取请求
                //将请求发送给服务器
                writer.println(request);//使用println方法来发送数据,使请求末尾带有\n
                writer.flush();//刷新缓冲区,使数据及时发送出去
                //从服务器读取响应
                String response = scannerNetwork.next();
                //显示响应内容
                System.out.println(response);


            }
        }catch (IOException e){
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9019);
        client.start();
    }
}

到了这里,关于回显服务器(基于TCP)的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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