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。
目录
Tcp回显服务器的普通实现
Tcp 回显服务器的多线程实现
Tcp 回显服务器的线程池实现
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
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 。
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。
回显服务器的普通实现代码展示
<1>. 服务器实现
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:
// 进行连接
serverSocket = new ServerSocket(port);
Socket socket = null;
try {
socket = serverSocket.accept();
} catch (IOException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
// 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);
}
}
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。
// 进行刷新
printWriter.flush();
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
<2>. 客户端实现
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:
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);
}
}
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);
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 :
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:
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 :
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:
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 :
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 。
// 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。
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