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【JavaEE】基于TCP的客户端服务器程序

news 来源：原创 2024/11/16 3:48:21

✨哈喽，进来的小伙伴们，你们好耶！✨

🛰️🛰️系列专栏:【JavaEE】

✈️✈️本篇内容:基于TCP的客户端服务器程序。

🚀🚀代码存放仓库gitee：JavaEE初阶代码存放！

⛵⛵作者简介：一名双非本科大三在读的科班Java编程小白，道阻且长，星夜启程！

接着上篇博客，我们继续来学习网络编程套接字socket的相关知识点，上篇博客写了一个最简单的UDP版本的回显服务，那么这里我们来写一个稍微带点业务逻辑的翻译程序(英译汉)。

一、简单翻译程序

即客户端不变，把服务代码进行调整，关键的逻辑就是把响应写回给客户端。

package NetWork;

import java.io.IOException;
import java.net.SocketException;
import java.util.HashMap;

/**
 * 一个翻译功能的服务器客户端程序
 */
public class UdpDictServer extends UdpEchoServer {
    private HashMap<String,String> dict = new HashMap<>();

    public UdpDictServer(int port) throws SocketException {
        super(port);

        //简单构造几个词
        dict.put("cat","小猫");
        dict.put("dog","小狗");
        dict.put("pig","猪猪");
        dict.put("duck","鸭");
    }

    public String process(String requset){
        return  dict.getOrDefault(requset,"该词无法被翻译！");
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        UdpDictServer server = new UdpDictServer(9090);
        server.start();
    }
}

OK，那么我们首先启动服务器。

然后启动我们的客户端，输入相应的英文单词，观察服务器的响应。

OK，客户端这边没有问题，我们在点击到服务器这里观察一下。

 OK，那么上一篇博客加上面的内容就是UDP版本的客户端服务器代码的全部内容了，今天我们来学习一下TCP版本的客户端服务器代码。

一、TCP API

那么TCP API中，也是涉及到两个核心的类，SeverSocket(专门给tcp服务器用的) ；Socket(急即要给服务器用，又需要给客户端用)。
老样子，我们先写tcp版本的 TcpEchoServer 的代码：

public class TcpEchoServer {
    private   ServerSocket serverSocket = null;

    public  TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket = new ServerSocket(port);//绑定端口号
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动！");
        while (true){
            Socket clinetSocket = serverSocket.accept();
            processConnection(clinetSocket);
        }
    }

前面基本都和UDP的差不多，区别就是这里的start方法，由于tcp是有连接的，不是一上来就能读数据，需要先建立连接(打电话)；accept返回了一个socket对象，accept可以理解为接电话，那么接电话的前提就是有人给你打电话，如果无，那么这里accept就会阻塞。

OK，接下来我们来写processConnection()方法的代码。

这里也分为三步:

step1: 循环处理每个请求，分别返回响应。

step2: 根据请求，计算响应。

step3：把这个响应返回给客户端。

  private void processConnection(Socket clinetSocket) {
        System.out.printf("[%s:%d客户端建立连接！\n",clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort());
        //接下来处理请求与响应
        try(InputStream inputStream = clinetSocket.getInputStream()){
            try(OutputStream outputStream = clinetSocket.getOutputStream()){
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);//读取请求
                while (true){
                    if(!scanner.hasNext()){
                        System.out.printf("[%s:%d]客户端断开连接！\n",clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort());
                        break;
                    }
                    String request = scanner.next();
                    String response = process(request);
                    //为了方便起见，可以使用PrintWriter把OutputStream包裹一下
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                    printWriter.println(response);
                    //刷新缓冲区，如果没有这个刷新，可能客户端就不能第一时间看到响应结果。
                    printWriter.flush();
                    System.out.printf("[%s:%d] rep:%s,resp:%s\n",
                            clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort(),request,response);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //记得关闭操作
            try {
                clinetSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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

注意上述代码特意针对这里的clientSocket关闭了一下，但是却没有对SeverSocket关闭，那么关闭是在干什么？释放资源！释放资源的前提是这个资源不再使用了，对于UDP的程序serversocket来说，这些socket都是贯穿始终的，最迟也是随着进程一起退出，但是对于TCP来说，这个是每个连接的一个，有很多，断开也就不在需要了，每次都得保证处理完的连接都进行释放。

TcpEchoServer完整代码：

package NetWork;

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 TcpEchoServer {
    private   ServerSocket serverSocket = null;

    public  TcpEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket = new ServerSocket(port);//绑定端口号
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动！");
        while (true){
            //由于tcp是有连接的，不是一上来就能读数据，需要先建立连接(打电话)
            //accept返回了一个socket对象
            Socket clinetSocket = serverSocket.accept();
            processConnection(clinetSocket);
        }
    }

    private void processConnection(Socket clinetSocket) {
        System.out.printf("[%s:%d客户端建立连接！\n",clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort());
        //接下来处理请求与响应
        try(InputStream inputStream = clinetSocket.getInputStream()){
            try(OutputStream outputStream = clinetSocket.getOutputStream()){
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);//读取请求
                while (true){
                    //循环的处理每个请求 分别返回响应
                    if(!scanner.hasNext()){
                        System.out.printf("[%s:%d]客户端断开连接！\n",clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort());
                        break;
                    }
                    String request = scanner.next();
                    //2、根据请求，计算响应！
                    String response = process(request);
                    //3、把这个响应返回给客户端
                    //为了方便起见，可以使用PrintWriter把OutputStream包裹一下
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                    printWriter.println(response);
                    //刷新缓冲区，如果没有这个刷新，可能客户端就不能第一时间看到响应结果。
                    printWriter.flush();
                    System.out.printf("[%s:%d] rep:%s,resp:%s\n",
                            clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort(),request,response);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //记得关闭操作
            try {
                clinetSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);
        server.start();
    }

OK，接下来我们写 TcpEchoClinet 的代码。

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

注意，这里传入的IP和端口号的含义表示不是自己绑定，而是表示和这个ip端口号建立连接。

start()方法：

    public void start(){
        System.out.println("和服务器连接成功！");
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        try(InputStream inputStream = socket.getInputStream()){
            try(OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){
                while (true){
                    //要做的事情，仍然是四个步骤
                    //1.从控制台读取字符串
                    System.out.println("->");
                    String request = scanner.next();
                    //2、根据读取的字符串，构造请求，发送给服务器
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                    printWriter.println(request);
                    printWriter.flush();
                    //3、从服务器读取响应，解析
                    Scanner respscanner = new Scanner(inputStream);
                    String response = respscanner.next();
                    //4、把结果显示到控制台上。
                    System.out.printf("req:%s,resp:%s\n",request,response);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

main函数

    public static void main(String[] args) throws IOException {
         TcpEchoClinet clinet = new TcpEchoClinet("127.0.0.1",9090);
         clinet.start();
    }

OK，老规矩我们先启动服务器，再启动客户端。

 服务器启动成功，我们启动客户端，可以发现和服务器连接成功！

 然后我们点到服务器这边观察一下，可以发现服务器已经和客户端建立连接，系统已经分配了端口号。

 OK，我们输入数据测试一下。

看服务器这边的响应，没有问题。

 那么我们结束客户端，看服务器这边的响应。

 虽然上述代码已经运行起来了，但是存在一个问题，就是当前的服务器同一时间只能处理一个连接，我们看如何验证？

我们再次启动一个客户端，看服务器这边有没有响应。

 我们发现服务器这边没有再次出现客户端建立连接的结果，只有第一次的客户端程序可以得到响应。

 

那么这是为什么呢？

我们可以发现这里的代码第一次accept结束之后，就会进入processConnection，在processConnection中又有一个循环，若processConnection里面的循环不停，processConnection就无法完成，就会导致外层循环无法进入下一轮，也就无法第二次调用accept了。

 那么如何解决思路是什么呢？这里就得让processConnection的执行和前面的accept的执行互相不干扰。这里就得用到咋们之前学的多线程的知识啦！

那么之前为什么UDP版本的程序就不需要多线程就可以处理多个请求呢？

因为UDP不需要连接，只需要一个循环就可以处理所有客户端的请求，但是TCP即需要处理连接，又需要处理一个连接中的多个请求。

解决方案：

让主线程循环调用accept，当有客户端连接上来的时候就让主线程创建一个新线程，由新线程负责客户端的若干个请求，这个时候多个线程看上去是同时执行的。

这里我们新写一个类TcpThreadEchoServer，在原有的TcpEchoServer基础上修改以下部分代码即可。

            Thread t = new Thread(()->{
                processConnection(clinetSocket);
            });
            t.start();

TcpThreadEchoServer代码：

package NetWork;

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 TcpThreadEchoServer {
    //    private ServerSocket listenSocket = null;
    private   ServerSocket serverSocket = null;

    public  TcpThreadEchoServer(int port) throws IOException {
        serverSocket = new ServerSocket(port);
    }

    public void start() throws IOException {
        System.out.println("服务器启动！");
        while (true){
            Socket clinetSocket = serverSocket.accept();
            Thread t = new Thread(()->{
                processConnection(clinetSocket);
            });
            t.start();
        }
    }

    private void processConnection(Socket clinetSocket) {
        System.out.printf("[%s:%d客户端建立连接！\n",clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort());
        try(InputStream inputStream = clinetSocket.getInputStream()){
            try(OutputStream outputStream = clinetSocket.getOutputStream()){
                Scanner scanner = new Scanner(inputStream);//读取请求
                while (true){
                    if(!scanner.hasNext()){
                        System.out.printf("[%s:%d]客户端断开连接！\n",clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort());
                        break;
                    }
                    String request = scanner.next();
                    String response = process(request);
                    PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
                    printWriter.println(response);
                    //刷新缓冲区，如果没有这个刷新，可能客户端就不能第一时间看到响应结果。
                    printWriter.flush();
                    System.out.printf("[%s:%d] rep:%s,resp:%s\n",
                            clinetSocket.getInetAddress().toString(),clinetSocket.getPort(),request,response);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //记得关闭操作
            try {
                clinetSocket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

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

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        TcpThreadEchoServer server = new TcpThreadEchoServer(9090);
        server.start();
    }
}

OK，我们再次启动多线程版本的服务器代码，然后启动两个客户端，发现没有问题。

 OK，那么到这里我们的网络编程socket就已经全部学习完毕了，下一节博主将会持续更新TCP/IP五层协议栈的详解，感谢小伙伴的一键三连支持！！

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