java實現基于TCP協議網絡socket編程(C/S通信)

一、前言：TCP原理簡介

首先，保證文章完整性，TCP的理論原理還是需要簡介一下，略顯枯燥๑?^◡?^๑。

TCP（傳輸控制協議，Transmission Control Protocol）是一種面向連接的、可靠的、基于字節流的傳輸層通信協議。TCP旨在適應支持多網絡應用的分層協議層次結構。也就是說，TCP是為了在不可靠的互聯網絡上提供可靠的端到端字節流而專門設計的一個傳輸協議。 連接到不同但互連的計算機通信網絡的主計算機中的成對進程之間依靠TCP提供可靠的通信服務。

以上TCP的特點，也正是與UDP的明顯不同之處。UDP（用戶數據報協議）是一種無連接的、不可靠的、不以字節流傳輸通信協議。具體區別可對比之前這篇文章：

【基于UDP協議網絡Socket編程(java實現C/S通信案例) 】 [https://www.jb51.net/article/198498.htm]

接著，“三次握手”則是眾所周知的一個詞，是建立TCP連接的重要過程。許多文章有詳細解讀，本篇則是詳細記錄在此原理之上，使用Java實現TCP的Socket網絡通信，包含C/S軟件架構的程序設計，偏向實踐，更加有趣！

二、Socket編程通信

本篇使用Java進行Socket編程，Java的TCP/IP套接字編程將底層的細節進行了封裝，其編程模型如圖：

我們自頂向下觀察，基于TCP的通信，必然有服務端Server和客戶端Client。

首先，建立連接。兩端分別有一個套接字Socket，用于兩者之間的通信?？蛻舳讼蚍掌靼l送請求，創建socket進行連接。服務端則隨時監聽客戶端發起的請求，接收并創建裂解Socket。

其次，開始通信。服務和客戶兩端的輸入輸出流互相通信。邏輯上可理解為通信進程的雙方具有兩個流（輸出流和輸入流）。邏輯上可將兩個流理解為兩個通信管道的全雙工通信模式，一個用于向對方發送數據，另一個用于接收對方的數據。

最后，結束通信?？蛻舳嗽L問服務器結束，斷開連接，關閉Socket和相關資源（輸入輸出流等）。服務端監聽客戶端狀態，同時關閉Socket等連接。

建立通信規則：

Server和Client之間需要約定相同的規則，保證正常通信。之后的程序設計，我們約定：

客戶端連接服務器，連接成功后，服務器首先給客戶端發送一條歡迎信息；

客戶端程序每發送一條信息給服務器，服務器接收并回送該信息到客戶端，客戶端接收并顯示該信息；

當客戶端發送'bye'，則結束對話。

三、TCP服務器端（具體代碼）

第一步，創建服務端套接字。

類成員變量：ServerSocket serverSocket，監聽端口號port；

private int port =8008;//服務器監聽窗口 private ServerSocket serverSocket;//定義服務器套接字 public TCPServer() throws IOException{ serverSocket =new ServerSocket(port); System.out.println('服務器啟動監聽在'+port+'端口...'); }

第二步，定義輸入輸出流方法：

private PrintWriter getWriter(Socket socket) throws IOException{ //獲得輸出流緩沖區的地址 OutputStream socketOut=socket.getOutputStream(); //網絡流寫出需要使用flush，這里在printWriter構造方法直接設置為自動flush return new PrintWriter(new OutputStreamWriter(socketOut,'utf-8'),true); } private BufferedReader getReader(Socket socket) throws IOException{ //獲得輸入流緩沖區的地址 InputStream socketIn=socket.getInputStream(); return new BufferedReader(new InputStreamReader(socketIn,'utf-8')); }

第三步，服務端核心：

//單客戶版本，每次只能與一個用戶建立通信連接public void Service(){ while (true){ Socket socket=null; try { //此處程序阻塞，監聽并等待用戶發起連接，有連接請求就生成一個套接字 socket=serverSocket.accept(); //本地服務器控制臺顯示客戶連接的用戶信息 System.out.println('New connection accepted:'+socket.getInetAddress()); BufferedReader br=getReader(socket);//字符串輸入流 PrintWriter pw=getWriter(socket);//字符串輸出流 pw.println('來自服務器消息：歡迎使用本服務！'); String msg=null; //此處程序阻塞，每次從輸入流中讀入一行字符串 while ((msg=br.readLine())!=null){//如果用戶發送信息為”bye“，就結束通信if(msg.equals('bye')){ pw.println('來自服務器消息：服務器斷開連接，結束服務！'); System.out.println('客戶端離開。'); break;}pw.println('來自服務器消息：'+msg); } }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); }finally { try {if (socket!=null) socket.close();//關閉socket連接以及相關的輸入輸出流 }catch (IOException e){e.printStackTrace(); } } }}

代碼關鍵解析很清楚易懂?？梢钥吹?，服務端提供服務放到了一個While(true)里面，這是因為服務器程序需要一直運行，所以處理代碼一般放在while(true)這種無限循環中，TCPServer運行一次，且自身不能終止運行，要終止它運行，只能通過強制方式（如在IDE環境強制關閉）。

四、TCP客戶端（具體代碼）

第一步，創建客戶端套接字，定義類構造方法，實現輸入輸出流。

//單客戶版本，每次只能與一個用戶建立通信連接public void Service(){ while (true){ Socket socket=null; try { //此處程序阻塞，監聽并等待用戶發起連接，有連接請求就生成一個套接字 socket=serverSocket.accept(); //本地服務器控制臺顯示客戶連接的用戶信息 System.out.println('New connection accepted:'+socket.getInetAddress()); BufferedReader br=getReader(socket);//字符串輸入流 PrintWriter pw=getWriter(socket);//字符串輸出流 pw.println('來自服務器消息：歡迎使用本服務！'); String msg=null; //此處程序阻塞，每次從輸入流中讀入一行字符串 while ((msg=br.readLine())!=null){//如果用戶發送信息為”bye“，就結束通信if(msg.equals('bye')){ pw.println('來自服務器消息：服務器斷開連接，結束服務！'); System.out.println('客戶端離開。'); break;}pw.println('來自服務器消息：'+msg); } }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); }finally { try {if (socket!=null) socket.close();//關閉socket連接以及相關的輸入輸出流 }catch (IOException e){e.printStackTrace(); } } }}

第二步，實現網絡通信發送和接收方法。

public void send(String msg){ //輸出字符流，由socket調用系統底層函數，經網卡發送字節流 pw.println(msg); } public String receive(){ String msg=null; try { //從網絡輸入字符流中讀取信息，每次只能接受一行信息 //不夠一行時（無行結束符），該語句阻塞 //直到條件滿足，程序往下運行 msg=br.readLine(); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); } return msg; }

第三步，定義網絡連接關閉方法供外部調用。

public void close(){ try { if (socket!=null)socket.close(); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); } }

TCP連接的釋放也有“四次握手”一說，必須經過2MSL后才真正釋放。具體過程如下圖：

五、通信效果演示

GIF動圖演示：

六、“創意”機器人：價值一個億的AI核心代碼（具體代碼）

這部分我們要實現“聊天機器人”，效果這樣：

是不是迫不及待想知道如何實現呢！堪稱“價值一個億的AI核心代碼”?。?？？

就這樣實現了！

不賣關子了，就一行代碼！

msg=msg.replace('?','!').replace('？','!').replace('嗎','').replace('嗎？','');

具體想實現機器人如何回復可以自行調整代碼。

七、最后

本篇則是詳細記錄在此原理之上，使用Java實現TCP的Socket網絡通信，包含C/S軟件架構的程序設計，偏向實踐，更加有趣！仔細閱讀的朋友可以發現，在服務器端核心部分，有一行注釋說明了該程序只支持單用戶，也就是單線程通信，可以嘗試一下，如果再開一個客戶端連接該服務，是否因為單線程阻塞程序卡住了。

這個問題關鍵就在于：服務器和客戶端互相約定通信規則，否則就可能有問題，例如，如果服務器在一個客戶端連接成功后，并沒有一條信息發送給客戶端，客戶端的讀取歡迎信息的語句無法讀取到內容，就被阻塞住，由于是單線程，甚至整個程序都會被卡住。要解決這個問題，等待更新下一篇！

另外，UI界面的設計可參考上一篇博客：【基于UDP協議網絡Socket編程(java實現C/S通信案例) 】 [https://www.jb51.net/article/198498.htm]

到此這篇關于java實現基于TCP協議網絡socket編程(C/S通信)的文章就介紹到這了,更多相關java TCP協議socket編程內容請搜索好吧啦網以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持好吧啦網！