网络编程-echo-back-server-上

2024-09-03 05:20
文章标签 编程 网络 server back echo

本文主要是介绍网络编程-echo-back-server-上，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

echo-back-server 是在学习 TCP/IP 网络编程时惯常使用、实现的一个服务端。它的所要实
现的业务逻辑很简单：服务端在收到客户端发来的数据之后，原样将数据再发回给客户端。这
也是它为什么叫 echo-back-server （ 回声服务器 ） 的原因。

1. 客户端的实现

1.1 说明

echo-back-server 的实现 （ 及其后续的迭代升级 ） 服务端是重点，而客户端的代码我们不会有
变动。
客户端所需要实现的逻辑也非常简单：
1. 连接上服务端；
2. 客户端等待用户 （ 人 ） 在控制台的输出，并将用户输入的字符串内容发往服务端；
3. 客户端接收到服务端返回的内容后，显示在控制台。然后再次等待用户在控制台的输出；
4. 直到用户输入了  bye 或  exit 之后，客户端主动断开和服务端的连接。

1.2 源码实现
public static void main(String[] args) throws Exception {
2.
3.  Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
4.  InputStream is = socket.getInputStream();
5.  OutputStream os = socket.getOutputStream();
6.
7.  Scanner scanner = new Scanner(System.in);
8.  while (true) {
9.  System.out.print("请输入：");
10.  String input = scanner.nextLine();
11.  if (Objects.equals(input, "bye") || Objects.equals(input, "
exit"))
12.  break;
13.
14.  sendAndReceive(input, is, os);
15.  }
16.
17.  is.close();
18.  os.close();
19.
20.  socket.close();
21.  }
22.
23.  private static void sendAndReceive(String input, InputStream is, Output
Stream os) throws IOException {
24.  // 发送数据
25.  input += "\n";
26.  os.write(input.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
27.
28.  // 接收 echo-back server 的返回
29.  BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamR
eader(is));
30.  String str = bufferedReader.readLine();
31.  System.out.println("收到服务端返回的字符串 [" + str + "]");
32.  }
1.3 注意事项

有一个小细节值得注意，因为我们 （ 在服务端和客户端都 ） 使用了 readLine 方法去读『一行数
据』，而一行数据的标准是最后一定会有换行符  \n 或  \r\n 。因此，我们发往服务端的数
据的末尾拼接了  \n 。
 

2. 服务端的实现（ 第一版 ）

2.1 说明

以下版本实现了最基本的功能，在收到客户端发来的数据之后，将收到的数据原样再发回去。
当客户端关闭连接后，服务端代码执行 readLine 方法时会抛出 SocketException 一样。反而
言之，我们这里以服务端 readLine 方法是否抛出 SocketException 异常来作为客户端有没有
断开连接的判断标准。

2.2 源码实现
public static void main(String[] args) throws Exception {
2.
3.  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
4.
5.  System.out.println("服务端开始运行，占用 9999 端口");
6.  while (true) {
7.  // 等待客户端的连接
8.  Socket clientSocket = serverSocket.accept();
9.
10.  new Thread(() -> {
11.  try {
12.  Socket myClientSocket = clientSocket;
13.  System.out.println("有一个客户端发起了连接");
14.  InputStream is = myClientSocket.getInputStream();
15.  OutputStream os = myClientSocket.getOutputStream();
16.
17.  while (true) {
18.  try {
19.  receiveAndSendBack(is, os);
20.  } catch (SocketException e) {
21.  break;
22.  }
23.  }
24.
25.  os.close();
26.  is.close();
27.  myClientSocket.close();
28.  } catch (Exception e) {
29.  System.out.println(e.getMessage());
30.  }
31.  }).start();
32.  System.out.println("客户端断开了连接");
33.  }
34.  }
35.
36.  private static void receiveAndSendBack(InputStream is, OutputStream os
) throws IOException {
37.  // 接收从客户端发来的数据
38.  BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamR
eader(is));
39.  String str = bufferedReader.readLine();
40.  if (Objects.equals(null, str)) {
41.  System.out.println("debug: " + str);
42.  throw new SocketException();
43.  }
44.
45.  // 输出打印
46.  System.out.println("收到客户端发来的字符串 [" + str + "]");
47.
48.  // 向客户端原封不动发回数据
49.  str += "\n";
50.  os.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
51.  }
2.3 缺点

这个方案实现的 echo-back-server 最大的问题在于：echo-back-server 是一次性的！当客
户端 （ 姑且称为张三 ） 断开和服务端的连接后，echo-back-server 也就停止了。
此时。如果张三第二次发起连接，或者是另一个客户端李四发起连接，都无法使用 echo-
back-server 。
这里有一个简单的判断小技巧：为什么我们说我们的 echo-back-server 无法为张三提供第二
次服务，或者是再为李四提供服务？原因很简单，echo-back-server 的代码中
serverSocket.accept() 方法执行一次，即，echo-back-server 只接受一次客户端的连接请
求，那么 echo-back-server 很自然就是一次性的咯。


3. 服务端的实现（ 第二版 ）

3.1 说明

第二版的 echo-back-server 我们要改进第一版的问题：一次性问题。我们希望我们的 echo-
back-server 能够为张三提供第二次服务，或者是在张三之后为李四提供服务。
实现思路很简单，将  serverSocket.accept() 及其之后的一大坨代码放在一个
while(true) { ... } 的循环中，让服务端永不退出，并且有第二次、第三次乃至无穷无尽
的 accept 接收客户端连接 （ 为客户端服务 ） 的机会。

3.2 源码实现
public static void main(String[] args) throws Exception {
2.
3.  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
4.
5.  System.out.println("服务端开始运行，占用 9999 端口");
6.  while (true) {
7.  // 等待客户端的连接
8.  Socket clientSocket = serverSocket.accept();
9.  System.out.println("有一个客户端发起了连接");
10.  InputStream is = clientSocket.getInputStream();
11.  OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();
12.
13.  while (true) {
14.  try {
15.  receiveAndSendBack(is, os);
16.  } catch (SocketException e) {
17.  break;
18.  }
19.  }
20.
21.  os.close();
22.  is.close();
23.  clientSocket.close();
24.  System.out.println("客户端断开了连接");
25.  }
26.  }
27.
28.  private static void receiveAndSendBack(InputStream is, OutputStream os
) throws IOException {
29.  // 略
30.  }
3.3 缺点

这个方案实现的 echo-back-server 仍然有一个要命的缺点：echo-back-server 无法同时为
张三和李四提供服务！
当你使用第一个客户端连上 echo-back-server 并持续使用中 （ 此时，未退出 ） ，你再开启第
二客户端连接 echo-back-server 时你会发现第二个客户端无法正常使用 echo-back-server。
从代码层面看，此时第二个客户端之所以无法正常使用，是因为 echo-back-server 的执行流
程正在第二个 while 循环中转 （ 为第一个客户端提供服务 ） ，压根都没机会去执行 accept 方
法，更谈不上在建立连接后为第二个客户端提供服务了！
这个版本的 echo-back-server 说起来能为多个客户端提供服务，但是实际使用中，使用前提
是：第一个客户端退出后，第二个客户端才能连接、使用 echo-back-server ，这样一来，它
的使用价值大打折扣。

4. 服务端的实现（ 第三版 ）

4.1 说明

第三版的 echo-back-server 我们要改进第二版『无法同时为多个客户端提供服务』的问题。
我们希望我们的 echo-back-server 能够为张三提供服务的同时，也能够为李四提供服务。
实现思路是使用多线程：

  • 在张三连上服务端之后，创建一个线程，让这个线程「专门」为张三客户端提供 echo-

back 服务；

  • 如果李四连上服务端，那么再创建一个线程，让这个线程「专门」为李四客户端提供

echo-back 服务；

  • 从上帝视角看，加上主线程这里一共就有 3 个线程。
  • 主线程专门负责 accept 接收客户端的连接。
4.2 源码实现
public static void main(String[] args) throws Exception {
2.
3.  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
4.
5.  System.out.println("服务端开始运行，占用 9999 端口");
6.  while (true) {
7.  // 等待客户端的连接
8.  Socket clientSocket = serverSocket.accept();
9.
10.  new Thread(() -> {
11.  try {
12.  Socket myClientSocket = clientSocket;
13.  System.out.println("有一个客户端发起了连接");
14.  InputStream is = myClientSocket.getInputStream();
15.  OutputStream os = myClientSocket.getOutputStream();
16.
17.  while (true) {
18.  try {
19.  receiveAndSendBack(is, os);
20.  } catch (SocketException e) {
21.  break;
22.  }
23.  }
24.
25.  os.close();
26.  is.close();
27.  myClientSocket.close();
28.  } catch (Exception e) {
29.  System.out.println(e.getMessage());
30.  }
31.  }).start();
32.  System.out.println("客户端断开了连接");
33.  }
34.  }
35.
36.  private static void receiveAndSendBack(InputStream is, OutputStream os
) throws IOException {
37.  // 接收从客户端发来的数据
38.  BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamR
eader(is));
39.  String str = bufferedReader.readLine();
40.  if (Objects.equals(null, str)) {
41.  System.out.println("debug: " + str);
42.  throw new SocketException();
43.  }
44.
45.  // 输出打印
46.  System.out.println("收到客户端发来的字符串 [" + str + "]");
47.
48.  // 向客户端原封不动发回数据
49.  str += "\n";
50.  os.write(str.getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
51.  }
4.3 缺点

这个版本的 echo-back-server 基本上就是一个可用版了，『对不对』的问题都已经解决了，
剩下的就是『好不好』的问题了。
这个版本的 echo-back-server 在每为一个客户端提供服务时，都要去创建一个线程，当客户
端断开连接后，服务端又回去销毁这个线程。这里会有大量的创建-销毁线程操作。这是大可
不必的。

这篇关于网络编程-echo-back-server-上的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/1132141。

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