【网络编程通关之路】 Tcp 基础回显服务器(Java实现)及保姆式知识原理详解！！！

本篇会加入个人的所谓鱼式疯言

❤️❤️❤️鱼式疯言:❤️❤️❤️此疯言非彼疯言

而是理解过并总结出来通俗易懂的大白话,

小编会尽可能的在每个概念后插入鱼式疯言,帮助大家理解的.

🤭🤭🤭可能说的不是那么严谨.但小编初心是能让更多人能接受我们这个概念！！！

引言

在这个数字化时代，信息的快速流通已成为我们日常生活的一部分。想象一下，当你发送一封电子邮件或浏览网页时，背后是一系列复杂的网络协议在默默工作，确保数据的准确传输。

今天，我们将聚焦于这些协议中的一个核心成员------传输控制协议（TCP）。TCP协议是互联网通信的基石，它通过确保数据的可靠传输，支撑着我们每天使用的无数网络服务。

一. Tcp 回显服务器的普通实现

1. Tcp 的特点

在上一篇实现Udp 的回显服务器的文章中，我们提及Tcp 和 Udp 分别有4个主要的特点

Tcp 是 可靠 传输， Udp是 不可靠 传输。
Tcp是面向字节流， Udp是面向数据报。
Tcp 是 有连接 ， Udp是 无连接 。
Tcp 是全双工， Udp也是全双工。

关于以上这些特点还有 回显服务器 的详解全部都收录到了【网络编程通关之路】 Udp 基础回响服务器(Java实现)及你不知道知识原理详解！！！这篇文章中。

Tcp网络编程文章详解

还没学习过或者忘记的小伙伴记得去看看哦。

2. Tcp使用的相关类

Tcp 与Udp一样，在进行网络通信的过程中，需要调用系统 Socket api ，但在 Java标准库中已经封装好了相关的类，通过这几个类，在 JVM 中来调用系统原生的 Socket api 来操作网卡，进行网络通信。

关于Tcp 来实现回显

ServerSocket 类 :

实例化ServerSocket 对象时， 只用于服务器一端 ，并且进行 端口号 连接进程的过程。
用于建立 服务器 与 客户端 连接，并且返回 Socket 对象。

accept() 方法

鱼式疯言

从上面可以确定 Tcp的 有连接 的特点之一。

ServerSocket的构造方法 的连接是 端口号与进程的连接 ，相当于 "接好了电话线" 。

accept（） 的连接是服务器与客户端的连接，相当于客户端那边给服务器 "打电话" ，而服务器这边就用 accept（） 来接电话。完成连接。

Socket 类 ：

用于客户端与服务器连接：

Socket 的构造方法, 在实例化Socket 对象时，添加 IP地址 和 端口号，就意味着 建立了连接 。
操作 Socket对象来获取各种 IP地址和 输入和输出流对象 。

获取IP地址

getInetAddress()

获取输入字节流方法
getInputStream()

获取输出字节流方法

getOutputStream()

鱼式疯言

由于我们 Tcp 特点 之一就是面向字节流，并且是 全双工 。

所以我们既可以获取到 输入字节流对象 ，也可以获取到 输出字节流对象 。
2. ServerSocket 类一般只适用于服务器一端的端口号和进程的连接，而 Socket 一般只适用于 客户端一端 与 服务器 的连接，但是都适用于 服务器和客户端 的获取输入流与输出流的操作。
3. 在同一台主机上，同一个协议，一个 端口号 直接连接 一个进程 。

但是在不同协议中， 一个端口号 可以连接 不同协议 下的进程。
4. 无论是 ServerSocket 类 还是 Socket 类 ，都是属于 java.net 下的包的类。

回显服务器的普通实现代码展示

<1>. 服务器实现

java 复制代码

package echoTCP;

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


public class MyTcpEchoServer {

    ServerSocket serverSocket = null;

    // 进行连接
    public MyTcpEchoServer(int port) {
        try {
            // 进行连接
            serverSocket = new ServerSocket(port);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public  void start() {
        // 开始交互

        System.out.println("服务器开始运行...");
        while(true) {
        // 使用线程池





            Socket socket = null;

            try {
                socket = serverSocket.accept();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }

            // 进行接收请求并响应
            ProcessServerConnect(socket);



        }







    }

    private void ProcessServerConnect(Socket socket) {
            try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();
                OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()
            ) {


                while(true) {

                    System.out.printf("客户端上线 : [客户端ip = %s,
                    客户端端口号 = %d]\n"
                    ,socket.getInetAddress(),
                    socket.getPort());
                    
                    // 得到请求
                    Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
                    if(!scanner.hasNext()) {
                        break;
                    }

                    // 得到请求
                    String request = scanner.nextLine();

                    // 计算响应
                    // 执行业务
                   String response =  process(request);

                   // 返回响应
                   // 让客户端得到业务的执行结果
                   PrintWriter printWriter = new 
                   PrintWriter(outputStream);

                   // 开始返回
                   printWriter.println(response);
                   // 进行刷新
                    printWriter.flush();


//                    打印日志
                    System.out.printf("客户端下线 :  [ip = %s , 
                    port = %d], 请求 = %s , 响应 = %s\n",
                            socket.getInetAddress(),
                            socket.getPort(),request,response);


                }



            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } finally {
                System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",
                socket.getInetAddress(),
                socket.getPort());
                try {
//                    关闭 socket 流
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

    }

    private String process(String request) {
        return  request;
    }


    public static void main(String[] args) {
        MyTcpEchoServer myTcpEchoServer = new MyTcpEchoServer(9090);
        myTcpEchoServer.start();
    }
}

服务器一端的实现的整体流程可分为以下几步：

创建 ServerSocket 对象 , 在构造方法中参数列表添加端口号，建立端口号与进程的 连接 。

java 复制代码

   // 进行连接
            serverSocket = new ServerSocket(port);

调用 accept 方法让服务器与客户端进行，并返回一个 Socket 对象。

java 复制代码

   Socket socket = null;

        try {
            socket = serverSocket.accept();
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }

获取到输入流，利用 Scanner 包装输入流得到请求。

java 复制代码

// 得到请求
Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
if(!scanner.hasNext()) {
    break;
}

// 得到请求
String request = scanner.nextLine();

计算响应 并把 输出流对象 包装到 printWriter 输出到客户端

java 复制代码

// 计算响应
    // 执行业务
   String response =  process(request);

   // 返回响应
   // 让客户端得到业务的执行结果
   PrintWriter printWriter = new 
   PrintWriter(outputStream);

   // 开始返回
   printWriter.println(response);
// 进行刷新
    printWriter.flush();

打印日志 ，并关闭 Socket 对象

java 复制代码

//                    打印日志
                 System.out.printf("客户端下线 :  [ip = %s , 
                 port = %d], 请求 = %s , 响应 = %s\n",
                         socket.getInetAddress(),
                         socket.getPort(),request,response);


             }



         } catch (IOException e) {
             throw new RuntimeException(e);
         } finally {
             System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",
             socket.getInetAddress(),
             socket.getPort());
             try {
//                    关闭 socket 流
                 socket.close();
             } catch (IOException e) {
                 throw new RuntimeException(e);
             }
         }

鱼式疯言

补充细节：

对于大部分 IO流 来说，并不是 输入或输出一个/ 一段 就会加载到 硬盘 , 而是会存放到一个叫缓冲区的地方，当数据积攒到 一定的量 ，才会 加载过去 。

所以我们为了每次只加载 一个 / 一段数据 ，可以调用 flush 这个方法来将 缓冲区 的数据全部
刷新出去。

java 复制代码

 // 进行刷新
      printWriter.flush();

小编在这里利用了 Scanner 和 printWriter 来包装输入和输出流。但是小伙伴们也可以利用小编之前提及过的 IO流的操作方式来进行哦，效果是一样的。

关于IO的流的操作文章，可以多学习学习并且回去哦 💖 💖 💖 💖

IO流理论篇文章详解

IO流Java实践篇文章详解

对于上述 回显服务器 来说，服务端一端 accept（） 只有当服务器每次发来请求时 ，才会进行连接，否则进行 阻塞等待。

<2>. 客户端实现

java 复制代码

package echoTCP;

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


public class MyTcpEchoClient {
    Socket clientSocket = null;

    // 进行连接
    public MyTcpEchoClient(String ip , int port) {
        try {
            // 进行连接
            clientSocket = new Socket(ip, port);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public  void start() {
        // 开始交互


            System.out.println("客户端开始运行...");


                // 发送请求并接受响应
                ProcessServerConnect(clientSocket);


    }

    private void ProcessServerConnect(Socket socket) {
        try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()
        ) {

            while(true) {



                Scanner in = new Scanner(System.in);
                System.out.print("请输入你的需求-> ");


//                输入请求并发送
                String request = in.nextLine();

                PrintWriter printWriter = new 
                PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                // 进行刷新
                printWriter.flush();


                // 接收响应并输出
                Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
                if(!scanner.hasNext()) {
                    break;
                }

                String response = scanner.nextLine();

                System.out.println("response = "+ response);

            }



        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.printf("任务执行结束： 
            [%s,%d]\n",
            socket.getInetAddress(),
            socket.getPort());
            try {
//                    关闭 socket 流
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

    }


    public static void main(String[] args) {
        MyTcpEchoClient myTcpEchoClient = new 
        MyTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        myTcpEchoClient.start();
    }
}

具体客户端一端的整体实现流程梳理：

实例化Socket 对象，并把 IP地址 和 端口号 作为 Socket 构造方法的参数进行 客户端与服务端 的连接。

java 复制代码

Socket clientSocket = null;

// 进行连接
public MyTcpEchoClient(String ip , int port) {
    try {
        // 进行连接
        clientSocket = new Socket(ip, port);
    } catch (IOException e) {
        throw new RuntimeException(e);
    }
}

输入请求 并发送给 客户端

java 复制代码

                Scanner in = new Scanner(System.in);
                System.out.print("请输入你的需求-> ");


//                输入请求并发送
                String request = in.nextLine();

                PrintWriter printWriter = new 
                PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                // 进行刷新
                printWriter.flush();

接收服务器返回的 响应并输出

java 复制代码

 // 接收响应并输出
    Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
    if(!scanner.hasNext()) {
        break;
    }

    String response = scanner.nextLine();

    System.out.println("response = "+ response);

宣布服务器执行结束 ，并关闭Socket对象

java 复制代码

 finally {
            System.out.printf("任务执行结束： 
            [%s,%d]\n",
            socket.getInetAddress(),
            socket.getPort());
            try {
//                    关闭 socket 流
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

鱼式疯言

补充细节 ：

对应上述代码中的 hasNext() 方法来说，出现了 换行 才会 break 结束 出去，而当服务器/ 客户端 没有 发来数据时，是会进入 阻塞等待 的，不会break 直接跳出。

java 复制代码

   if(!scanner.hasNext()) {
                break;
            }

二. Tcp 回显服务器的多线程实现

1. 代码展示

服务器源码：

java 复制代码

package echoTCP;

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


public class MyTcpEchoServer {

    ServerSocket serverSocket = null;

    // 进行连接
    public MyTcpEchoServer(int port) {
        try {
            // 进行连接
            serverSocket = new ServerSocket(port);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public  void start() {
        // 开始交互

        System.out.println("服务器开始运行...");



//        使用多线程

        while(true) {
            Thread t = new Thread(()->{

                Socket socket = null;
                try {
                    socket = serverSocket.accept();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }

                // 进行接收请求并响应
                ProcessServerConnect(socket);


            });
            t.start();
        }




    }

    private void ProcessServerConnect(Socket socket) {
            try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();
                OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()
            ) {


                while(true) {

                    System.out.printf("客户端上线 : [客户端ip = %s,客户端端口号 = %d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
                    // 得到请求
                    Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
                    if(!scanner.hasNext()) {
                        break;
                    }

                    // 得到请求
                    String request = scanner.nextLine();

                    // 计算响应
                    // 执行业务
                   String response =  process(request);

                   // 返回响应
                   // 让客户端得到业务的执行结果
                   PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);

                   // 开始返回
                   printWriter.println(response);
                   // 进行刷新
                    printWriter.flush();


//                    打印日志
                    System.out.printf("客户端下线 :  [ip = %s , port = %d], 请求 = %s , 响应 = %s\n",
                            socket.getInetAddress(),socket.getPort(),request,response);


                }



            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } finally {
                System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
                try {
//                    关闭 socket 流
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

    }

    private String process(String request) {
        return  request;
    }


    public static void main(String[] args) {
        MyTcpEchoServer myTcpEchoServer = new MyTcpEchoServer(9090);
        myTcpEchoServer.start();
    }
}

客户端源码 ：

java 复制代码

package echoTCP;

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


public class MyTcpEchoClient {
    Socket clientSocket = null;

    // 进行连接
    public MyTcpEchoClient(String ip , int port) {
        try {
            // 进行连接
            clientSocket = new Socket(ip, port);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public  void start() {
        // 开始交互
            System.out.println("客户端开始运行...");


                // 发送请求并接受响应
                ProcessServerConnect(clientSocket);


    }

    private void ProcessServerConnect(Socket socket) {
        try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()
        ) {

            while(true) {



                Scanner in = new Scanner(System.in);
                System.out.print("请输入你的需求-> ");


//                输入请求并发送
                String request = in.nextLine();

                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                // 进行刷新
                printWriter.flush();


                // 接收响应并输出
                Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
                if(!scanner.hasNext()) {
                    break;
                }

                String response = scanner.nextLine();

                System.out.println("response = "+ response);



            }



        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
            try {
//                    关闭 socket 流
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

    }


    public static void main(String[] args) {
        MyTcpEchoClient myTcpEchoClient = new MyTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        myTcpEchoClient.start();
    }
}

2. 原理剖析

对于多线程的回显服务器的实现，最主要是解决 多个 客户端同时给 一个 服务器发送请求的问题。

对于服务器来说 外边套着一个循环 ，里面又加了 一层循环 ，这样的话就会导致 两层循环 的加入
当 第一个客户端进入内循环 时，它的任务还 没结束，第二个客户端就向服务器 发送请求 ，这时由于内部的还一直循环，服务器就无法进入内循环 ，只能让第二个客户端一直停留在 缓冲区。
这时我们就引入 多线程 的方式，将每一个服务器都 分布同时 执行循环，这样就能保证不会让 多个 服务器一直阻塞到 缓冲区 。

关于代码的实现实现流程，只是在普通回显服务器的基础上加了一行多线程的代码。其他都是一样的，小编在这里就 不赘述了 。

三. Tcp 回显服务器的线程池实现

1. 代码展示

服务器一端：

java 复制代码

package echoTCP;

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


public class MyTcpEchoServer {

    ServerSocket serverSocket = null;

    // 进行连接
    public MyTcpEchoServer(int port) {
        try {
            // 进行连接
            serverSocket = new ServerSocket(port);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public  void start() {
        // 开始交互

        System.out.println("服务器开始运行...");
        while(true) {
        // 使用线程池
        Executor executor = Executors.newCachedThreadPool();

        executor.execute(() -> {


            Socket socket = null;

            try {
                socket = serverSocket.accept();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }

            // 进行接收请求并响应
            ProcessServerConnect(socket);


        });
        }









    }

    private void ProcessServerConnect(Socket socket) {
            try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();
                OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()
            ) {


                while(true) {

                    System.out.printf("客户端上线 : [客户端ip = %s,客户端端口号 = %d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
                    // 得到请求
                    Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
                    if(!scanner.hasNext()) {
                        break;
                    }

                    // 得到请求
                    String request = scanner.nextLine();

                    // 计算响应
                    // 执行业务
                   String response =  process(request);

                   // 返回响应
                   // 让客户端得到业务的执行结果
                   PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);

                   // 开始返回
                   printWriter.println(response);
                   // 进行刷新
                    printWriter.flush();


//                    打印日志
                    System.out.printf("客户端下线 :  [ip = %s , port = %d], 请求 = %s , 响应 = %s\n",
                            socket.getInetAddress(),socket.getPort(),request,response);


                }



            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            } finally {
                System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
                try {
//                    关闭 socket 流
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }

    }

    private String process(String request) {
        return  request;
    }


    public static void main(String[] args) {
        MyTcpEchoServer myTcpEchoServer = new MyTcpEchoServer(9090);
        myTcpEchoServer.start();
    }
}

客户端一端 ：

java 复制代码

package echoTCP;

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


public class MyTcpEchoClient {
    Socket clientSocket = null;

    // 进行连接
    public MyTcpEchoClient(String ip , int port) {
        try {
            // 进行连接
            clientSocket = new Socket(ip, port);
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public  void start() {
        // 开始交互
            System.out.println("客户端开始运行...");


                // 发送请求并接受响应
                ProcessServerConnect(clientSocket);


    }

    private void ProcessServerConnect(Socket socket) {
        try(InputStream inputSTream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()
        ) {

            while(true) {



                Scanner in = new Scanner(System.in);
                System.out.print("请输入你的需求-> ");


//                输入请求并发送
                String request = in.nextLine();

                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                printWriter.println(request);
                // 进行刷新
                printWriter.flush();


                // 接收响应并输出
                Scanner scanner = new Scanner(inputSTream);
                if(!scanner.hasNext()) {
                    break;
                }

                String response = scanner.nextLine();

                System.out.println("response = "+ response);



            }



        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            System.out.printf("任务执行结束： [%s,%d]\n",socket.getInetAddress(),socket.getPort());
            try {
//                    关闭 socket 流
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

    }


    public static void main(String[] args) {
        MyTcpEchoClient myTcpEchoClient = new MyTcpEchoClient("127.0.0.1",9090);
        myTcpEchoClient.start();
    }
}

代码说明

关于线程池的代码实现：主要还是在原来普通回显服务器的基础上，加上了线程池的 newCachedThreadPool 对象。
这个线程池对象在 任务繁忙 时，最多可以创建出 Integer.MAX_VALUES 个非核心线程。

具体详情小伙伴们可以参考多线程的文章，有重点讲解哦

多线程实践篇详解

非常适合 服务器开发使用 。

java 复制代码

  // 使用线程池
        Executor executor = Executors.newCachedThreadPool();

        executor.execute(() -> {


            Socket socket = null;

            try {
                socket = serverSocket.accept();
            } catch (IOException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }

            // 进行接收请求并响应
            ProcessServerConnect(socket);


        });

鱼式疯言

如果是大量的客户端，我们可能会用到上面的 线程池 来使用。

如果是海量的客户端使用，就会使用 IO多路复用 （了解即可）。

总结

Tcp回显服务器的普通实现：从Tcp 的四大特点：有连接，面向字节流，可靠传输，全双工的四个特点展开介绍 Tcp 的两个主要网络通信的类： ServerSocket 和 Socket 两个类，并在代码中充分的使用并结合理解流程。
Tcp 回显服务器的 多线程实现 ：利用多线程解决了一个服务器只能解决一个客户端的问题。
Tcp 回显服务器的线程池实现：从另外一个线程池的角度更解决大量客户端的问题。

如果觉得小编写的还不错的咱可支持三连下 (定有回访哦) , 不妥当的咱请评论区指正
希望我的文章能给各位宝子们带来哪怕一点点的收获就是小编创作的最大动力 💖 💖 💖

【网络编程通关之路】 Tcp 基础回显服务器(Java实现)及保姆式知识原理详解 ！ ！ ！

引言

目录

一. Tcp 回显服务器的普通实现

1. Tcp 的特点

2. Tcp使用的相关类

鱼式疯言

鱼式疯言

回显服务器的普通实现代码展示

<1>. 服务器实现

鱼式疯言

<2>. 客户端实现

鱼式疯言

二. Tcp 回显服务器的多线程实现

1. 代码展示

2. 原理剖析

三. Tcp 回显服务器的线程池实现

1. 代码展示

代码说明

鱼式疯言

总结

【网络编程通关之路】 Tcp 基础回显服务器(Java实现)及保姆式知识原理详解！！！