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Socket

一.UDP

特点

基于UDP实现回显服务器

服务器

客户端

端口冲突

图解

二.TCP

特点

基于TCP实现回显服务器

服务器

客户端

图解

Socket

Socket套接字，是由系统提供用于网络通讯的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元，基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。Socket套接字根据不同的传输层协议可以分为流套接字（使用TCP），数据报套接字（使用UDP）。在操作系统中，把这个socket对象当成一个文件来处理（普通文件对应硬盘，socket文件对于网卡），通过构造socket对象，就可以和另外的主机通信。

一.UDP

特点

UDP是无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工，大小受限（一次最多传输64k个二进制）。

①无连接是指传输方与接受方之间是建立连接后，才进行通讯的，如：打电话。

②不可靠传输是指发送方并不知道自己的消息是否到达接收方。

③面向数据包是指数据传输是以“数据报”为基本单位进行传输。（一个数据报是带有一定格式的若干个字节）

④全双工是指一个通讯通道，是可以双向传输，既可以发送，也可以接受。

基于UDP实现回显服务器

服务器

import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;public class UDPServer {//操作系统内核，使用了socket 抽象表示网卡。//进行网络通讯，必须要有一个socket对象//一个端口一般不能被多个进程使用，但一个进程可使用多个端口//socket和端口号1对1，进程和socket1对多。private DatagramSocket socket = null;//对于服务器来说，创建socket对象的同时，要让他绑定一个具体的端口号。//服务器一定要关联上一个具体的端口。//服务器是网络传输中，被动的一方，如果是操作系统随机分配的端口，客户端就不知道端口是哪个，就无法通信。public UDPServer(int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket(port);}public void start() throws IOException {while(true){System.out.println("服务器start");//服务器一直运行，并等待客户端请求。//1.读取客户端发送的请求//receive方法的参数是输出型参数，需要先构造好一个空白的DatagramPacket对象，交给receive进行填充DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(requestPacket);//如果有请求就顺利读出来，没有请求就阻塞//此时datagrampacket是一个特殊的对象，不方便直接处理，需要把这里包含的数据拿出来，构造成一个字符串。String request = new String(requestPacket.getData(),0,requestPacket.getLength());//2.根据请求计算响应，（业务代码）String response = process(request);//3.把响应写回到客户端，send的参数也是DatagramPackt，需要把这个packet对象构造好。//此处构造的响应对象，不能是空的字节数组构造，而是要使用响应数据来构造。DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(response.getBytes(),response.getBytes().length,requestPacket.getSocketAddress());//获取客户端的ip和端口号socket.send(responsePacket);//4.打印一下，当前这次请求响应的处理中间结果。System.out.printf("[%s:%d] req:%s;resp:%s\n",requestPacket.getAddress().toString(),requestPacket.getPort(),request,response);}}private String process(String request) {return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {UDPServer udpServer = new UDPServer(9090);udpServer.start();}
}

服务器的端口是要固定指定的：目的是方便客户端找到服务器程序。

客户端的端口是系统自动分配的：如果手动指定，可能会和客户端上的其他程序的端口冲突,因为服务器上的代码可控，而客户端不可控。

客户端

import java.io.IOException;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UDPClient {private DatagramSocket socket = null;private String severIp = null;private  int severPort = 0;//一次通讯，要有两个ip与端口。//客户端ip是本机，即127.0.0.1//客户端port由系统自动分配//服务器的ip与端口需要传给客户端public UDPClient (String severIp,int port) throws SocketException {socket = new DatagramSocket();this.severIp = severIp;this.severPort = port;}public void start() throws IOException {System.out.println("Client start");Scanner scanner = new Scanner(System.in);while(true){//1.从控制台读取要发送数据System.out.println(">");String request = scanner.next();if(request.equals("exit")){System.out.println("bye");break;}//2.构造UDP请求，并发送//  构造packet时，需要把服务器的ip与port都要传入，单是此处的ip地址需要填写的是32位整数形式。//  上述的ip是一个字符串，使用InetAddress.getbyname转换。DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(request.getBytes(),request.getBytes().length,InetAddress.getByName(severIp),severPort);socket.send(requestPacket);//3.读取服务器的UDP响应，并解析DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096],4096);socket.receive(responsePacket);String response = new String(responsePacket.getData(),0,responsePacket.getLength());//4.把解析好的结果显示System.out.println(response);}}public static void main(String[] args) throws IOException {UDPClient udpClient = new UDPClient("127.0.0.1",9090);udpClient.start();}}

总结：在UDP中，由于面向数据报来进行传输，所以需要把请求和响应构造成packet对象，再通过socket对象的receive和send方法来进行收发packet，即完成了数据的传输。

端口冲突

端口只能被一个端口使用，当一个端口被两个线程都设定时，即会发生端口冲突。

当我在IDEA上运行同一个服务器两次后，将有以下报错：

Address aleady in use:Cannot bind--即为端口冲突错误。

图解

二.TCP

特点

TCP有连接，可靠传输，面向字节流，全双工，且大小不受限。

基于TCP实现回显服务器

服务器

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: asus* Date: 2023-02-13* Time: 16:58*/
public class TCPSever {private ServerSocket socket = null;public TCPSever(int port) throws IOException {socket = new ServerSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("启动");ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();while(true){//接受一个连接Socket client = socket.accept();//处理连接  使用多线程实现多个客户端请求
//            processClient(client);//但是由于如果客户端请求过多，就要创建、销毁线程
//            Thread t = new Thread(()->{
//                processClient(client);
//            });
//            t.start();//使用线程池 实现任务//使用Fixed不合适，此处不应该是固定的executorService.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {processClient(client);}});}}private void processClient(Socket client) {System.out.printf("[%s : %d]  客户端请求\n",client.getInetAddress().toString(),client.getPort());//基于Socket通信try(InputStream inputStream = client.getInputStream(); OutputStream outputStream = client.getOutputStream()) {while(true){//1.接受请求Scanner scanner = new Scanner(inputStream);if(!scanner.hasNext()){System.out.printf("[%s : %d] 客户端下线\n",client.getInetAddress().toString(),client.getPort());break;}String request = scanner.next();//读取到空格，换行符，其他空白符结束,返回结果不包含空格，换行符，其他空白符。//2.读取请求String response = process(request);//3.返回响应结果//由于outputStream没有 write String 的功能，可以将String里的字符数组传入。//也可以通过字符流转化
//                PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
//                //println带有一个\n，便于接受解析
//                printWriter.println(response);
//                //flush用于刷新缓冲区，保证写入的数据，发送出去了
//                printWriter.flush();outputStream.write(response.getBytes());outputStream.write('\n');System.out.printf("[%s : %d]:req: %s;resp: %s\n",client.getInetAddress().toString(),client.getPort(),request,response);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {try {//客户端请求结束，释放socket资源client.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}//解决客户端特别多，C10M问题，使用IO多路复用方法（IO多路转接）。private String process(String request) {return request+1;}public static void main(String[] args) throws IOException {TCPSever tcpSever = new TCPSever(4090);tcpSever.start();}
}

客户端

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;/*** Created with IntelliJ IDEA.* Description:* User: asus* Date: 2023-02-13* Time: 18:31*/
//TCP实现回显服务器
public class TCPClient {private Socket socket = null;public TCPClient(String severIp, int port) throws IOException {//socket 可以识别十进制格式的IP地址，不像datagramPacket。//new对象的同时，就会进行TCP连接，等待服务器accept接收socket = new Socket(severIp,port);}public void start(){System.out.println("客户端启动");Scanner scanner = new Scanner(System.in);try(InputStream inputStream = socket.getInputStream();OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {while(true){//1.从键盘上输入String request = scanner.next();if(request.equals("exit")){System.out.println("再见");break;}//2.客户端读取内容，构成请求，发送给服务器//字符流转换PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);printWriter.println(request);printWriter.flush();//3.读取服务器的响应Scanner scanResponse = new Scanner(inputStream);String response = scanResponse.next();//4.打印System.out.println(response);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) throws IOException {TCPClient tcpClient = new TCPClient("127.0.0.1",4090);tcpClient.start();}
}