【JavaEE】基于TCP的客户端服务器程序

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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