一、常见的客户端服务端模型
客户端：用户使用的程序。
服务端：给用户提供服务的程序。
整体流程：
- 客户端发送请求到服务端。
- 服务端根据客户端的的请求数据，执行相应的业务处理。
- 服务端返回响应：发送处理业务的处理结果。
- 客户端得到处理结果，展示处理结果。
二、Socket套接字
1、概念
Socket套接字是系统提供用于网络通信的技术，也是TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元，并且基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。
2、分类
a、流套接字
流套接字使用的是TCP协议（传输控制协议），TCP协议有如下特点：
- 有连接。
- 可靠通信。
- 面向字节流传输。
- 全双工。
- 传输数据的大小不受限制。
全双工指的是通信双方可以同时发送数据进行通信，还有半双工通信：通信双方不能同时发送数据，单工通信就是只能由一方一直发送数据。
b、数据报套接字
数据报套接字使用的是UDP协议（用户数据报协议），UDP协议有如下的特点：
- 无连接。
- 不可靠。
- 面向用户数据报传输。
- 全双工。
- 传输数据的大小有限制，一次最多传输64K。
c、原始套接字
原始套接字用于自定义传输层协议，用于读写内核没有处理的IP协议数据。
三、UDP数据报套接字编程
UDP编程具有两个核心类：
DatagramSocket：是UDP版本的Socket对象，用于接收和发送数据报。有如下三个方法：
receive：发送数据。
send：发送数据。
close：释放资源。
DatagramPacket：表示一个UDP数据报，每次发送和接收的都是DatagramPacket对象。
服务器端代码实现：
整体流程：
- 首先定义一个DatagramSocket对象，用于收发数据。
- 定义一个指定端口号的构造方法，在构造方法中完成实例化对象。
- 定义start方法中，循环处理请求：定义DatagramPacket对象接收请求，处理请求后，再定义一个DatagramPacket对象发送数据。
public class UDPEchoServer { //首先定义一个Socket对象 private DatagramSocket datagramSocket = null; //构造方法：指定一个端口号 public UDPEchoServer(int port) throws SocketException { datagramSocket = new DatagramSocket(port); } //启动服务器 public void start() throws IOException { System.out.println("服务器已经启动！"); while(true){ //数据报 DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024); //接收数据报 datagramSocket.receive(requestPacket); //将接收到的数据报转成字符串 String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength(),"UTF-8"); //处理数据，返回响应 String response = process(request); //将响应返回给客户端 DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),0,response.getBytes().length, requestPacket.getSocketAddress()); datagramSocket.send(responsePacket); //展示 System.out.println("[客户IP"+responsePacket.getAddress()+"客户端口"+responsePacket.getPort()+ "请求"+request+"响应"+response); } } //简单的回显服务来处理数据 public String process(String request){ return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { UDPEchoServer udpEchoServer = new UDPEchoServer(9090); udpEchoServer.start(); } }
注意：
服务器的端口号一般是指定的，因为在客户端程序中需要指定服务器端的的端口号。
响应服务可以先别的，这里只是简单的回显服务。
客户端代码实现：
整体流程：
- 首先定义一个DatagramSocket对象，用于收发数据。
- 定义一个构造方法指定服务器端的IP地址和端口号，并完成DatagramSocket对象实例。
- 定义start方法，循环发送请求，先定义DatagramPacket对象包装请求，发送到指定的服务器端，再定义一个DatagramPacket对象接收响应处理后的数据。
public class UDPEchoClient { //定义Socket对象 DatagramSocket datagramSocket =null; private int serverPort; private String serverIP; //构造方法时传入的是服务器端的IP地址和端口号 public UDPEchoClient(int port,String IP) throws SocketException { datagramSocket = new DatagramSocket(); serverPort = port; serverIP = IP; } //启动客户端 public void start() throws IOException { Scanner sc = new Scanner(System.in); while (true){ System.out.println("发送请求>"); String request = sc.next(); //发送UDP请求 DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length, InetAddress.getByName(serverIP),serverPort); //发送数据 datagramSocket.send(requestPacket); //读取数据并进行解析 DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[1024],1024); datagramSocket.receive(responsePacket); String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength(),"UTF-8"); //打印响应结果 System.out.println(response); } } public static void main(String[] args) throws IOException { UDPEchoClient udpEchoClient = new UDPEchoClient(2580,"127.0.0.1"); udpEchoClient.start(); } }
注意：
客户端程序一般需要系统自动分配，因为你不知道此时那个端口号没有被占用，而且客户端的个数一般多于服务器端的数目。
在客户端的构造方法中需要指定服务器端的IP地址和端口号。
在启动程序时，先启动服务器端，再启动应用器端。
例如：将回显服务改变成数据+收到。
public class UDPEChoServer2 extends UDPEchoServer { public UDPEChoServer2(int port) throws SocketException { super(port); } public String process (String request){ return request+"收到"; } public static void main(String[] args) throws IOException { UDPEChoServer2 udpeChoServer2 = new UDPEChoServer2(2580); udpeChoServer2.start(); } }
运行结果：
四、TCP数据报套接字编程
TCP编程的核心类：
ServerSocket：是服务器端的流套接字，创建实例对象时，可以绑定指定的端口，
accept方法：用于监听指定端口，有客户端连接的话就会返回一个Socket对象，基于该Socket对象与客户端建立连接，否则就会发生阻塞等待。
Socket：客户端与服务器端建立连接后，该类对象用于通信双方进行收发数据。创建实例对象时要绑定服务器端的IP地址和端口号。
有以下常用方法：
getInetAddress：返回套接字所连接的地址。
getInputStream：返回此套接字的输入流。
getOutputStream：返回此套接字的输出流。
服务器端代码实现：
整体流程：
- 定义一个ServerSocket对象。
- 定义指定端口号的构造方法。
- 定义start方法来启动，创建Socket对象建立连接。
- 定义processConnection方法循环处理请求，先得到请求进行处理之后将结果返回给客户端。
public class TCPEchoServer { //定义一个服务器对象 ServerSocket serverSocket =null; public TCPEchoServer(int port) throws IOException { serverSocket = new ServerSocket(port); } //开始 public void start() throws IOException { System.out.println("服务器已经启动"); while(true){ //利用Socket对象来建立连接 Socket clientSocket = serverSocket.accept(); processConnection(clientSocket); } } private void processConnection(Socket clientSocket) { System.out.println("[" + clientSocket.getInetAddress().toString() + " "+clientSocket.getPort()+"]已经建立连接"); try(InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream()){ try(OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()){ //读取请求 Scanner sc = new Scanner(inputStream); //循环处理请求 while(true){ if(!sc.hasNext()){ System.out.println("[" + clientSocket.getInetAddress().toString() + "]已经断开连接"); break; } String request = sc.next(); //对请求做出响应 String response = process(request); //将响应返回给客户端 PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); printWriter.println(response); //刷新缓存区，使客户端尽快得到响应结果 printWriter.flush(); } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } private String process(String request) { return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { TCPEchoServer tcpEchoServer = new TCPEchoServer(9087); tcpEchoServer.start(); } }
客户端代码实现：
整体流程：
- 定义一个Socket对象。
- 定义一个指定服务器的IP地址和端口号的构造方法，并完成对Socket对象的实例。
- 定义start方法，循环发送请求，然后接收响应。
public class TCPEchoClint { Socket socket =null; public TCPEchoClint(int serverPort,String serverIP) throws IOException { //与指定的服务器端建立连接 socket = new Socket(serverIP,serverPort); } //启动 public void start(){ System.out.println("客户端已经连接到服务器端"); Scanner sc =new Scanner(System.in); try(InputStream inputStream = socket.getInputStream()) { try(OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()){ //循环发送请求 while(true){ String request = sc.next(); //发送请求 PrintWriter printWriter =new PrintWriter(outputStream); printWriter.println(request); printWriter.flush(); Scanner scanner =new Scanner(inputStream); String response = scanner.next(); System.out.println("response:"+response); } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) throws IOException { TCPEchoClint tcpEchoClint = new TCPEchoClint(9087,"127.0.0.1"); tcpEchoClint.start(); } }
但是这样实现服务器端代码存在BUG， 当再启动一个客户端就连接不到服务器，为什么呢？
原因分析：在服务器端的start方法中，利用while循环来建立连接，并调用processConnection方法，但是在processConnection方法中又有一个while循环处理请求，这样只要一个客户端请求未结束，别的客户端就连接不到服务器端，这显然不符合实际。
解决方案：在start方法中创建线程，使多个客户端能并发连接到服务器端。
public void start() throws IOException { System.out.println("服务器已经启动"); while(true){ //利用Socket对象来建立连接 Socket clientSocket = serverSocket.accept(); Thread t = new Thread( ()-> processConnection(clientSocket) ) ; t.start(); } }
