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java實現(xiàn)基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)socket編程(C/S通信)

更新時間：2020年10月29日 10:20:20 作者：Charzous

這篇文章主要介紹了java實現(xiàn)基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)socket編程(C/S通信)，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值，需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

一、前言：TCP原理簡介

首先，保證文章完整性，TCP的理論原理還是需要簡介一下，略顯枯燥๑乛◡乛๑。

TCP（傳輸控制協(xié)議，Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基于字節(jié)流的傳輸層通信協(xié)議。TCP旨在適應(yīng)支持多網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用的分層協(xié)議層次結(jié)構(gòu)。也就是說，TCP是為了在不可靠的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)上提供可靠的端到端字節(jié)流而專門設(shè)計的一個傳輸協(xié)議。連接到不同但互連的計算機(jī)通信網(wǎng)絡(luò)的主計算機(jī)中的成對進(jìn)程之間依靠TCP提供可靠的通信服務(wù)。

以上TCP的特點，也正是與UDP的明顯不同之處。UDP（用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）是一種無連接的、不可靠的、不以字節(jié)流傳輸通信協(xié)議。具體區(qū)別可對比之前這篇文章：

【基于UDP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)Socket編程(java實現(xiàn)C/S通信案例) 】 [http://chabaoo.cn/article/198498.htm]

接著，“三次握手”則是眾所周知的一個詞，是建立TCP連接的重要過程。許多文章有詳細(xì)解讀，本篇則是詳細(xì)記錄在此原理之上，使用Java實現(xiàn)TCP的Socket網(wǎng)絡(luò)通信，包含C/S軟件架構(gòu)的程序設(shè)計，偏向?qū)嵺`，更加有趣！

二、Socket編程通信

本篇使用Java進(jìn)行Socket編程，Java的TCP/IP套接字編程將底層的細(xì)節(jié)進(jìn)行了封裝，其編程模型如圖：

我們自頂向下觀察，基于TCP的通信，必然有服務(wù)端Server和客戶端Client。

首先，建立連接。兩端分別有一個套接字Socket，用于兩者之間的通信?？蛻舳讼蚍?wù)器發(fā)送請求，創(chuàng)建socket進(jìn)行連接。服務(wù)端則隨時監(jiān)聽客戶端發(fā)起的請求，接收并創(chuàng)建裂解Socket。

其次，開始通信。服務(wù)和客戶兩端的輸入輸出流互相通信。邏輯上可理解為通信進(jìn)程的雙方具有兩個流（輸出流和輸入流）。邏輯上可將兩個流理解為兩個通信管道的全雙工通信模式，一個用于向?qū)Ψ桨l(fā)送數(shù)據(jù)，另一個用于接收對方的數(shù)據(jù)。

最后，結(jié)束通信。客戶端訪問服務(wù)器結(jié)束，斷開連接，關(guān)閉Socket和相關(guān)資源（輸入輸出流等）。服務(wù)端監(jiān)聽客戶端狀態(tài)，同時關(guān)閉Socket等連接。

建立通信規(guī)則：

Server和Client之間需要約定相同的規(guī)則，保證正常通信。之后的程序設(shè)計，我們約定：

客戶端連接服務(wù)器，連接成功后，服務(wù)器首先給客戶端發(fā)送一條歡迎信息；

客戶端程序每發(fā)送一條信息給服務(wù)器，服務(wù)器接收并回送該信息到客戶端，客戶端接收并顯示該信息；

當(dāng)客戶端發(fā)送"bye"，則結(jié)束對話。

三、TCP服務(wù)器端（具體代碼）

第一步，創(chuàng)建服務(wù)端套接字。

類成員變量：ServerSocket serverSocket，監(jiān)聽端口號port；

  private int port =8008;//服務(wù)器監(jiān)聽窗口
  private ServerSocket serverSocket;//定義服務(wù)器套接字

  public TCPServer() throws IOException{
    serverSocket =new ServerSocket(port);
    System.out.println("服務(wù)器啟動監(jiān)聽在"+port+"端口...");

  }

第二步，定義輸入輸出流方法：

 private PrintWriter getWriter(Socket socket) throws IOException{
    //獲得輸出流緩沖區(qū)的地址
    OutputStream socketOut=socket.getOutputStream();
    //網(wǎng)絡(luò)流寫出需要使用flush，這里在printWriter構(gòu)造方法直接設(shè)置為自動flush
    return new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socketOut,"utf-8"),true);
  }

  private BufferedReader getReader(Socket socket) throws IOException{
    //獲得輸入流緩沖區(qū)的地址
    InputStream socketIn=socket.getInputStream();
    return new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn,"utf-8"));
  }

第三步，服務(wù)端核心：

//單客戶版本，每次只能與一個用戶建立通信連接
public void Service(){
  while (true){
    Socket socket=null;
    try {
      //此處程序阻塞，監(jiān)聽并等待用戶發(fā)起連接，有連接請求就生成一個套接字
      socket=serverSocket.accept();

      //本地服務(wù)器控制臺顯示客戶連接的用戶信息
      System.out.println("New connection accepted:"+socket.getInetAddress());
      BufferedReader br=getReader(socket);//字符串輸入流
      PrintWriter pw=getWriter(socket);//字符串輸出流
      pw.println("來自服務(wù)器消息：歡迎使用本服務(wù)！");

      String msg=null;
      //此處程序阻塞，每次從輸入流中讀入一行字符串
      while ((msg=br.readLine())!=null){
        //如果用戶發(fā)送信息為”bye“，就結(jié)束通信
        if(msg.equals("bye")){
          pw.println("來自服務(wù)器消息：服務(wù)器斷開連接，結(jié)束服務(wù)！");
          System.out.println("客戶端離開。");
          break;
        }
        pw.println("來自服務(wù)器消息："+msg);
      }
    }catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }finally {
      try {
        if (socket!=null)
          socket.close();//關(guān)閉socket連接以及相關(guān)的輸入輸出流
      }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

代碼關(guān)鍵解析很清楚易懂。可以看到，服務(wù)端提供服務(wù)放到了一個While(true)里面，這是因為服務(wù)器程序需要一直運(yùn)行，所以處理代碼一般放在while(true)這種無限循環(huán)中，TCPServer運(yùn)行一次，且自身不能終止運(yùn)行，要終止它運(yùn)行，只能通過強(qiáng)制方式（如在IDE環(huán)境強(qiáng)制關(guān)閉）。

四、TCP客戶端（具體代碼）

第一步，創(chuàng)建客戶端套接字，定義類構(gòu)造方法，實現(xiàn)輸入輸出流。

//單客戶版本，每次只能與一個用戶建立通信連接
public void Service(){
  while (true){
    Socket socket=null;
    try {
      //此處程序阻塞，監(jiān)聽并等待用戶發(fā)起連接，有連接請求就生成一個套接字
      socket=serverSocket.accept();

      //本地服務(wù)器控制臺顯示客戶連接的用戶信息
      System.out.println("New connection accepted:"+socket.getInetAddress());
      BufferedReader br=getReader(socket);//字符串輸入流
      PrintWriter pw=getWriter(socket);//字符串輸出流
      pw.println("來自服務(wù)器消息：歡迎使用本服務(wù)！");

      String msg=null;
      //此處程序阻塞，每次從輸入流中讀入一行字符串
      while ((msg=br.readLine())!=null){
        //如果用戶發(fā)送信息為”bye“，就結(jié)束通信
        if(msg.equals("bye")){
          pw.println("來自服務(wù)器消息：服務(wù)器斷開連接，結(jié)束服務(wù)！");
          System.out.println("客戶端離開。");
          break;
        }
        pw.println("來自服務(wù)器消息："+msg);
      }
    }catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }finally {
      try {
        if (socket!=null)
          socket.close();//關(guān)閉socket連接以及相關(guān)的輸入輸出流
      }catch (IOException e){
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

第二步，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信發(fā)送和接收方法。

  public void send(String msg){
    //輸出字符流，由socket調(diào)用系統(tǒng)底層函數(shù)，經(jīng)網(wǎng)卡發(fā)送字節(jié)流
    pw.println(msg);
  }

  public String receive(){
    String msg=null;
    try {
      //從網(wǎng)絡(luò)輸入字符流中讀取信息，每次只能接受一行信息
      //不夠一行時（無行結(jié)束符），該語句阻塞
      //直到條件滿足，程序往下運(yùn)行
      msg=br.readLine();
    }catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }
    return msg;
  }

第三步，定義網(wǎng)絡(luò)連接關(guān)閉方法供外部調(diào)用。

 public void close(){
    try {
      if (socket!=null)
        socket.close();
    }catch (IOException e){
      e.printStackTrace();
    }
  }

TCP連接的釋放也有“四次握手”一說，必須經(jīng)過2MSL后才真正釋放。具體過程如下圖：

五、通信效果演示

GIF動圖演示：

六、“創(chuàng)意”機(jī)器人：價值一個億的AI核心代碼（具體代碼）

這部分我們要實現(xiàn)“聊天機(jī)器人”，效果這樣：

是不是迫不及待想知道如何實現(xiàn)呢！堪稱“價值一個億的AI核心代碼”！?。?？

就這樣實現(xiàn)了！

不賣關(guān)子了，就一行代碼！

msg=msg.replace("?","!").replace("？","!").replace("嗎","").replace("嗎？","");

具體想實現(xiàn)機(jī)器人如何回復(fù)可以自行調(diào)整代碼。

七、最后

本篇則是詳細(xì)記錄在此原理之上，使用Java實現(xiàn)TCP的Socket網(wǎng)絡(luò)通信，包含C/S軟件架構(gòu)的程序設(shè)計，偏向?qū)嵺`，更加有趣！仔細(xì)閱讀的朋友可以發(fā)現(xiàn)，在服務(wù)器端核心部分，有一行注釋說明了該程序只支持單用戶，也就是單線程通信，可以嘗試一下，如果再開一個客戶端連接該服務(wù)，是否因為單線程阻塞程序卡住了。

這個問題關(guān)鍵就在于：服務(wù)器和客戶端互相約定通信規(guī)則，否則就可能有問題，例如，如果服務(wù)器在一個客戶端連接成功后，并沒有一條信息發(fā)送給客戶端，客戶端的讀取歡迎信息的語句無法讀取到內(nèi)容，就被阻塞住，由于是單線程，甚至整個程序都會被卡住。要解決這個問題，等待更新下一篇！

另外，UI界面的設(shè)計可參考上一篇博客：【基于UDP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)Socket編程(java實現(xiàn)C/S通信案例) 】 [http://chabaoo.cn/article/198498.htm]

到此這篇關(guān)于java實現(xiàn)基于TCP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)socket編程(C/S通信)的文章就介紹到這了,更多相關(guān)java TCP協(xié)議socket編程內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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