基于TCP协议的Socket通信

本文深入探讨TCP/IP协议的工作原理,包括三次握手过程,以及网络编程的三要素:协议、IP地址和端口号。此外,还详细介绍了Java中实现TCP通信的方法,包括Socket和ServerSocket类的使用,以及一个简单的TCP网络程序实例。

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TCP/IP协议

TCP/IP协议:传输控制协议/因特网互联协议,是Internet最基本\最广泛的协议。传输数据之前需要建立连接:三次握手
第一次握手,客户端向服务器端发出连接请求,等待服务器确认。 第二次握手,服务器端向客户端回送一个响应,通知客户端收到了连接请求。
第三次握手,客户端再次向服务器端发送确认信息,确认连接

网络编程三要素

网络编程三要素:协议,IP地址,端口号
IP地址指的是互联网协议地址(Internet Protocol Address)。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。就好比是一台手机的手机号码。在命令行下查看电脑的IP地址:ipconfig在这里插入图片描述
特殊的IP地址:本机IP地址:127.0.0.1localhost

端口号:每台计算机都会有很多进程,端口号就是用来区分这些进程的编号。端口号用两个字节表示的整数,取值范围是0~65535,其中0—1023之间的端口号用于 一些知名的网络服务和应用,普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外 一个服务或应用所占用,会导致当前程序启动失败。
利用 协议 + IP地址 + 端口号 三元组合,就可以标识网络中的进程了,那么进程间的通信就可以利 用这个标识与其它进程进行交互。

java中提供了两个类用于实现TCP通信程序:

客户端java.net.Socket类表示。创建 Socket 对象,向服务端发出连接请求,服务端响 应请求,两者建立连接开始通信。
服务端java.net.ServerSocket 类表示。创建 ServerSocket 对象,相当于开启一个服 务,并等待客户端的连接。
方法的使用在代码中体现,同时也可以查询文档。
socket类:类:该类实现客户端套接字,套接字指的是两台设备之间通讯的端点。
构造方法:public Socket(String host, int port):需要传入本机的回送地址和端口号,回送地址写127.0.0.1就可以了,端口号我是用的是6666,如果最后代码出不来效果,很有可能是端口号冲突了,要把其他进程先关闭,或者使用其他端口号。例:Socket client = new Socket("127.0.0.1", 6666);
成员方法:public InputStream getInputStream() : 返回此套接字的输入流。 如果此Scoket具有相关联的通道,则生成的InputStream 的所有操作也关联该通道。 关闭生成的InputStream也将关闭相关的Socket。 public OutputStream getOutputStream() : 返回此套接字的输出流。 如果此Scoket具有相关联的通道,则生成的OutputStream 的所有操作也关联该通道。 关闭生成的OutputStream也将关闭相关的Socket。public void close() :关闭此套接字。 一旦一个socket被关闭,它不可再使用。 关闭此socket也将关闭相关的InputStream和OutputStream 。 public void shutdownOutput(): 禁用此套接字的输出流。 任何先前写出的数据将被发送,随后终止输出流。
ServerSocket类:这个类实现了服务器套接字,该对象等待通过网络的请求。
构造方法:public ServerSocket(int port) :使用该构造方法在创建ServerSocket对象时,就可以 将其绑定到一个指定的端口号上,参数port就是端口号。例:ServerSocket server = new ServerSocket(6666);
成员方法:public Socket accept() :侦听并接受连接,返回一个新的Socket对象,用于和客户端实 现通信。该方法会一直阻塞直到建立连接。

简单的TCP网络程序

通信的分析

  1. 【服务端】启动,创建ServerSocket对象,等待连接。
  2. 【客户端】启动,创建Socket对象,请求连接。
  3. 【服务端】接收连接,调用accept方法,并返回一个Socket对象。
  4. 【客户端】Socket对象,获取OutputStream,向服务端写出数据。
  5. 【服务端】Scoket对象,获取InputStream,读取客户端发送的数据。
  6. 【服务端】Socket对象,获取OutputStream,向客户端回写数据。
  7. 【客户端】Scoket对象,获取InputStream,解析回写数据。
  8. 【客户端】释放资源,断开连接。
    在这里插入图片描述

客户端与服务端通信实现的代码

服务端实现

public class ServerTCP {   
	 public static void main(String[] args) throws IOException { 
	        System.out.println("服务端启动 , 等待连接 .... ");       
	         // 1.创建 ServerSocket对象,绑定端口,开始等待连接       
	          ServerSocket ss = new ServerSocket(6666);       
	         // 2.接收连接 accept 方法, 返回 socket 对象.       
	         Socket server = ss.accept();       
	         // 3.通过socket 获取输入流       
	         InputStream is = server.getInputStream();       
	         // 4.一次性读取数据        
	      	 // 4.1 创建字节数组       
	         byte[] b = new byte[1024];       
	         // 4.2 据读取到字节数组中.       
	         int len = is.read(b);       
	         // 4.3 解析数组,打印字符串信息       
	         String msg = new String(b, 0, len);       
	         System.out.println(msg);       
	          //5.关闭资源.       
	          is.close();       
	         server.close();
	}
}

客户端实现的代码

public class ClientTCP { 
	public static void main(String[] args) throws Exception {
		System.out.println("客户端 发送数据");       
	 	// 1.创建 Socket ( ip , port ) , 确定连接到哪里.        
	 	Socket client = new Socket("localhost", 6666);       
	 	 // 2.获取流对象 . 输出流        
	 	 OutputStream os = client.getOutputStream();        
	 	 // 3.写出数据.        
	 	 os.write("你好么? tcp ,我来了".getBytes());        
	 	 // 4. 关闭资源 .        
	 	 os.close();        
	 	 client.close();    
	} 
}

执行结果:注意要先执行服务器端再执行客户端
在这里插入图片描述
在这里插入图片描述

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