Java 基础 49 TCP协议

作者: 小熊先生很不开心 | 来源:发表于2018-03-06 08:10 被阅读29次

Java 基础 49 TCP协议
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1.1 TCP 协议简介

TCP通信同UDP通信一样，都能实现两台计算机之间的通信，通信的两端都需要创建socket对象。

区别在于，UDP中只有发送端和接收端，不区分客户端与服务器端，计算机之间可以任意地发送数据。

而TCP通信是严格区分客户端与服务器端的，在通信时，必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信，服务器端不可以主动连接客户端，并且服务器端程序需要事先启动，等待客户端的连接。

在JDK中提供了两个类用于实现TCP程序，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端，一个是Socket类，用于表示客户端。

通信时，首先创建代表服务器端的ServerSocket对象，该对象相当于开启一个服务，并等待客户端的连接，然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求，服务器端响应请求，两者建立连接开始通信。

1.2 ServerSocket

通过前面的学习知道，在开发TCP程序时，首先需要创建服务器端程序。JDK的java.net包中提供了一个ServerSocket类，该类的实例对象可以实现一个服务器段的程序。通过查阅API文档可知，ServerSocket类提供了多种构造方法，接下来就对ServerSocket的构造方法进行逐一地讲解。

ServerSocket(int port) 
          创建绑定到特定端口的服务器套接字。

使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上（参数port就是端口号）。

接下来学习一下ServerSocket的常用方法，如表所示。

 Socket accept() 
          侦听并接受到此套接字的连接。

 InetAddress getInetAddress() 
          返回此服务器套接字的本地地址。

ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在创建ServerSocket对象后，需要继续调用该对象的accept()方法，接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求，accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。

1.3 Socket

讲解了ServerSocket对象可以实现服务端程序，但只实现服务器端程序还不能完成通信，此时还需要一个客户端程序与之交互，为此JDK提供了一个Socket类，用于实现TCP客户端程序。

通过查阅API文档可知Socket类同样提供了多种构造方法，接下来就对Socket的常用构造方法进行详细讲解。

Socket(String host, int port) 
          创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。

使用该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。

Socket(InetAddress address, int port) 
          创建一个流套接字并将其连接到指定 IP 地址的指定端口号。

该方法在使用上与第二个构造方法类似，参数address用于接收一个InetAddress类型的对象，该对象用于封装一个IP地址。

在以上Socket的构造方法中，最常用的是第一个构造方法。

接下来学习一下Socket的常用方法，如表所示。

方法声明	功能描述
int getPort()	该方法返回一个int类型对象，该对象是Socket对象与服务器端连接的端口号
InetAddress getLocalAddress()	该方法用于获取Socket对象绑定的本地IP地址，并将IP地址封装成InetAddress类型的对象返回
void close()	该方法用于关闭Socket连接，结束本次通信。在关闭socket之前，应将与socket相关的所有的输入/输出流全部关闭，这是因为一个良好的程序应该在执行完毕时释放所有的资源
InputStream getInputStream()	该方法返回一个InputStream类型的输入流对象，如果该对象是由服务器端的Socket返回，就用于读取客户端发送的数据，反之，用于读取服务器端发送的数据
OutputStream getOutputStream()	该方法返回一个OutputStream类型的输出流对象，如果该对象是由服务器端的Socket返回，就用于向客户端发送数据，反之，用于向服务器端发送数据

在Socket类的常用方法中，getInputStream()和getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后，数据是以IO流的形式进行交互的，从而实现通信。

接下来通过一张图来描述服务器端和客户端的数据传输，如下图所示。

数据交互

1.4 TCP协议实现

1.4.1案例代码

package com.itheima_04;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/*
 * 使用TCP协议发送数据
        创建发送端Socket对象（创建连接）
        获取输出流对象
        发送数据
        释放资源
        
    Socket(InetAddress address, int port) 
    Exception in thread "main" java.net.ConnectException: Connection refused: connect

 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建发送端Socket对象（创建连接）
        Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("itheima"),10086);
        //获取输出流对象
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        //发送数据
        String str = "hello tcp,im comming!!!";
        os.write(str.getBytes());
        //释放资源
        //os.close();
        s.close();
    }
}


package com.itheima_04;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/*
 * 使用TCP协议接收数据
        创建接收端Socket对象
        监听（阻塞）
        获取输入流对象
        获取数据
        输出数据
        释放资源
        
    ServerSocket：接收端，服务端Socket
    ServerSocket(int port) 
    Socket accept() 
 
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException  {
        //创建接收端Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);
        //监听（阻塞）
        Socket s = ss.accept();
        //获取输入流对象
        InputStream is = s.getInputStream();
        //获取数据
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;//用于存储读到的字节个数
        len = is.read(bys);
        //输出数据
        InetAddress address = s.getInetAddress();
        System.out.println("client ---> " + address.getHostName());
        System.out.println(new String(bys,0,len));
        //释放资源
        s.close();
        //ss.close();
    }
}

1.5 TCP相关案例

使用TCP协议发送数据，服务端将接收到的数据转换成大写返回给客户端

package com.itheima_05;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;

/*
    需求：使用TCP协议发送数据，并将接收到的数据转换成大写返回
    
    客户端发出数据
    服务端接收数据
    服务端转换数据
    服务端发出数据
    客户端接收数据
    
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("itheima"),10010);
        //获取输出流对象
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        //发出数据
        os.write("tcp,im comming again!!!".getBytes());

        
        //获取输入流对象
        InputStream is = s.getInputStream();
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;//用于存储读取到的字节个数
        //接收数据
        len = is.read(bys);
        //输出数据
        System.out.println(new String(bys,0,len));
        
        //释放资源
        s.close();
        
    }
}




package com.itheima_05;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务端Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(10010);
        //监听
        Socket s = ss.accept();
        //获取输入流对象
        InputStream is = s.getInputStream();
        //获取数据
        byte[] bys = new byte[1024];
        int len;//用于存储读取到的字节个数
        len = is.read(bys);
        String str = new String(bys,0,len);
        //输出数据
        System.out.println(str);
        //转换数据
        String upperStr = str.toUpperCase();
        //获取输出流对象
        OutputStream os = s.getOutputStream();
        //返回数据（发出数据）
        os.write(upperStr.getBytes());
        
        //释放资源
        s.close();
        //ss.close();//服务端一般不关闭
    }
}

1.5.1 案例代码

客户端:
- 提示用户输入用户名和密码,将用户输入的用户名和密码发送给服务端
- 接收服务端验证完用户名和密码的结果
服务端:
- 接收客户端发送过来的用户名和密码
- 如果用户名不是itheima或者密码不是123456,就向客户端写入”登录失败”
  否则向客户端写入登录成功

package com.itheima_06;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/*
 * 模拟用户登录
 */
public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) throws  IOException  {
        //创建客户端Socket对象
        //Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("itheima"),8888);
        Socket s = new Socket("itheima",8888);
        
        //获取用户名和密码
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入用户名:");
        String username = br.readLine();
        System.out.println("请输入密码:");
        String password = br.readLine();
        
        
        //获取输出流对象
        //BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        //写出数据
        out.println(username);
        out.println(password);
        
        //获取输入流对象
        BufferedReader serverBr = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //获取服务器返回的数据
        String result = serverBr.readLine();
        System.out.println(result);
        //释放资源
        s.close();
    }
}


package com.itheima_06;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class ServerTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务器端Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
        //监听
        Socket s = ss.accept();
        //获取输入流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //获取用户名和密码
        String username = br.readLine();
        String password = br.readLine();
        //判断用户名和密码是否正确
        boolean flag = false;
        if("itheima".equals(username) && "123456".equals(password)) {
            flag = true;
        }
        //获取输出流对象
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        
        //返回判断信息
        if(flag) {
            out.println("登陆成功");
        }
        else {
            out.println("登陆失败");
        }
        //释放资源
        s.close();
        //ss.close();//服务器一般不关闭
    }
}

1.5.2 案例代码

将用户名和密码封装到一个User类中,提供对应的构造方法和getter/setter方法
新建一个UserDB类里面定义一个集合,在集合中添加以下User对象

new User("zhangsan","123456");
new User("lisi","654321");
new User("itheima","itheima");
new User("admin","password");
客户端:
- 提示用户输入用户名和密码,将用户输入的用户名和密码发送给服务端
- 接收服务端验证完用户名和密码的结果
服务端:
- 服务端将客户端发送过来的用户名密码封装成User对象
- 集合中如果包括这个User对象,想客户端写入” 登录成功”
  否则向客户端写入”登录失败”

package com.itheima_07;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/*
 * 模拟用户登录改写（面向对象版本）
 */
public class ClientTest {
    public static void main(String[] args) throws  IOException  {
        //创建客户端Socket对象
        Socket s = new Socket("itheima",8888);
        
        //获取用户名和密码
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        System.out.println("请输入用户名:");
        String username = br.readLine();
        System.out.println("请输入密码:");
        String password = br.readLine();
        
        
        //获取输出流对象
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        //写出数据
        out.println(username);
        out.println(password);
        
        //获取输入流对象
        BufferedReader serverBr = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //获取服务器返回的数据
        String result = serverBr.readLine();
        System.out.println(result);
        //释放资源
        s.close();
    }
}

package com.itheima_07;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.List;

public class ServerTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //创建服务器端Socket对象
        ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
        //监听
        Socket s = ss.accept();
        //获取输入流对象
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));
        //获取用户名和密码
        String username = br.readLine();
        String password = br.readLine();
        //判断用户名和密码是否正确
        boolean flag = false;
    
        /*if("itheima".equals(username) && "123456".equals(password)) {
            flag = true;
        }*/
        
        List<User> users = UserDB.getUsers();
        User user = new User(username,password);
        if(users.contains(user)) {
            //匹配成功
            flag = true;
        }
        
        
        //获取输出流对象
        PrintWriter out = new PrintWriter(s.getOutputStream(),true);
        
        //返回判断信息
        if(flag) {
            out.println("登陆成功");
        }
        else {
            out.println("登陆失败");
        }
        //释放资源
        s.close();
        //ss.close();//服务器一般不关闭
    }
}

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