JavaEE-网络编程-TCP流套接字编程

一、ServerSocket和Socket

这里涉及到两个核心的知识点ServerSocket和Socket

ServerSocket是创建TCP服务器的API，其构造方法是用来创建一个服务端流套接字并且与指定的端口进行绑定；其自带的方法（accept)与客户端建立连接，accept没有参数，其返回值是一个socket对象，通过这个socket对象来与客户端进行交互；当没有建立连接时就会阻塞；（close）关闭套接字。

Socket是服务端与客户端都会用到，Socket的构造方法用来创建一个客户端流套接字并与对应的IP主机、端口号建立连接；其自带的方法有三个

InetAddress getInetAddress()

返回套接字所在的地址

InputStream getInputStream()

返回此套接字的输入流

OutputStream getOutputStream()

返回此套接字的输出流

TCP中的长短连接：

在TCP发送数据时，需要先建立连接，而什么时候关闭连接就取决于是“长连接”还是“短连接”！！！

长连接：不关闭连接，一直处于保持连接的状态，双方会不停地进行数据的发送，因此长连接就可以多次收发数据；

短连接：每次接收数据并将响应返回后就会关闭连接，因此短连接只能发生一次收发数据；

两者的区别就在于：

短连接每次建立、关闭连接都需要耗时，而长连接只需要建立一次；

短连接一般是客户端向服务端发送请求，长连接可以是相互发送请求；

使用场景不同，短连接适于浏览网页，而长连接适于实时游戏；

二、代码演示

服务端：

public class TcpEchoServer {
private ServerSocket serverSocket = null;
public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
serverSocket = new ServerSocket(port);
}
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器已启动");
//创建线程池
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
while(true){
//如果客户端没有建立连接就会阻塞等待；
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
//这里对获取到的连接进行处理
//【版本一】：单线程版本，存在bug，无法处理多个客户端的问题
//processConnect(clientSocket);
// //【版本二】：使用多线程：主线程负责获取客户端，新创建的线程负责通信----【频繁的创建与销毁线程！！！】
// Thread thread = new Thread(()->{
// try {
// processConnect(clientSocket);
// } catch (IOException e) {
// e.printStackTrace();
// }
// });
//【版本三】：使用线程池来解决“频繁的线程创建与销毁问题”
service.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
processConnect(clientSocket);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
public void processConnect(Socket clientSocket) throws IOException {
System.out.printf("[%s:%d] 建立连接!\n", 
clientSocket.getInetAddress().toString(), clientSocket.getPort());
try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){
Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
while (true){
if(!scanner.hasNext()){
System.out.printf("[%s:%d] 断开连接!\n", 
clientSocket.getInetAddress().toString(), clientSocket.getPort());
break;
}
// 1、读取数据并解析
String request = scanner.next();
// 2、根据请求计算响应
String response = process(request);
// 3、把响应写回给客户端
printWriter.println(response);
// 刷新缓冲区，避免数据没有发送出去：
printWriter.flush();
System.out.printf("[%s:%d] req: %s; resp: %s\n", clientSocket.getInetAddress().toString(),clientSocket.getPort(),request,response);
}
}finally {
clientSocket.close();
}
}
public String process(String req){
return req;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(5000);
server.start();
}
}

在服务端代码中，​Socket clientSocket = serverSocket.accept();​​​使得服务端与客户端建立连接，当没有完成建立时就会阻塞等待；而在processConnect方法里面的​​String request = scanner.next();​​则是在建立连接后读取客户端的数据，对读取到的数据进行计算，计算的结果放在rosponse中，最后通过.println方法返回到客户端。

使用多线程​​Thread thread = new Thread(()->{});​​​是为了使服务端可以对应多个客户端，但是多线程也会涉及到线程频繁的创建与销毁问题，因此使用线程池​​ ExecutorService service = 
Executors.newCachedThreadPool();​​的方式；

客户端：

public class TcpEchoClient {
private Socket socket= null;
public TcpEchoClient() throws IOException {
socket = new Socket("127.0.0.1",5000);
}
public void start() throws IOException {

Scanner scanner = new Scanner(System.in);
try (InputStream inputStream = socket.getInputStream();
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){
Scanner scannerNet = new Scanner(inputStream);
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
while (true){
// 1、从控制台读取用户的输入
System.out.println(">");
String request = scanner.next();
// 2、把请求发送给服务器
printWriter.println(request);
printWriter.flush();
// 3、从服务器读取响应
String response = scannerNet.next();
// 4、把结果显示在界面上
System.out.printf("req: %s ; resp: %s\n",request,response);
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
TcpEchoClient client = new TcpEchoClient();
client.start();
}
}

在客户端的代码中，​​socket = new Socket("127.0.0.1",5000);​​这里分别对应IP地址和端口号。

注意：

在上述代码里面，serverSocket和clientSocket的关闭问题？？？

为何无法处理多个客户端？？？如何处理多个客户端的问题？？？

1、serverSocket和clientSocket的生命周期有着本质的区别，serverSocket的生命周期要伴随着程序整个运行期间，而clientSocket则是只存在于建立连接的时候，而且serverSocket只存在一个，而clientSocket则有多个；如果用完不将其关闭就会存在资源泄露的问题；

2、在版本一代码里面，一个服务端只能处理一个客户端，那是因为在客户端的代码里，当serverSocket建立连接之后就会进入到processConnnect方法里面，而processConnect里面的方法无法执行完成就不会跳出循环，因此就不会与第二个客户端建立连接，此时也就无法处理第二个客户端的需求了。而当我们使用多线程的方法时，创建一个新的线程来调用processConnnect方法，此时原来的主线程就可以不受影响的其他的客户端建立连接；但是此时就会涉及到线程频繁的创建与销毁，因此就顺理成章的想到“线程池”的方法来解决这个问题！！！