【网络编程】TCP流套接字编程 | Socket类 | ServerSocket类 | 文件资源泄露 | TCP回显服务器

文章目录

- - - TCP流套接字编程
    - - 1.ServerSocket类
      - 2.Socket类
      - 3.文件资源泄露
      - 4.**TCP回显服务器**

TCP流套接字编程

ServerSocket类和Socket类这两个类都是用来表示socket文件（抽象了网卡这样的硬件设备）。

TCP是面向字节流的，传输的基本单位是byte 字节。和UDP不同，UDP传输的单位是数据报。

1.ServerSocket类

给服务器使用的类，用这个类来绑定端口号

2.Socket类

既会给服务器用，又会给客户端用

因为TCP的有连接的，会保存对端的连接。不用像UDP那样每次发送都要手动在send方法中指定目标地址。

TCP的建立连接，由系统内核自动负责完成的。客户端，要发起“建立连接”的动作。服务器，要把建立好的连接从内核中拿到应用程序里。如果客户端和服务器建立连接，服务器的应用程序不需要任何操作，系统内核直接完成了连接建立的流程（三次握手），完成流程后，就会在内核的队列中排队（每个ServerSocket都会有这个队列）。应用程序要想和这个客户端进行通信，就需要通过按accept方法，把内核队列里已经建立好连接的对象，拿到应用程序中。

符合生产者消费者模型

            //通过accept方法，把内核中已经建立好的连接拿到应用程序中//建立连接的细节流程，都是内核自动完成的，应用程序只需要用现成的Socket clientSocket = serverSocket.accept();

返回的是一个Socket对象

ServerSocket专门用来接收连接， Socket类型的 clientSocket用来后续的客户端进行通信。

马路上招揽人头的销售和售楼部的员工

        clientSocket.getInputStream();clientSocket.getOutputStream();

InputStream和OutputStream就是字节流，TCP是传输内容同样是字节流。借助这两个对象，完成数据的“发送”和“接收”。

通过InputStream进行read操作，就是“接收”

通过OutputStream进行write操作，就是“发送”

3.文件资源泄露

由于DatagramSocket和ServerSocket在程序中，只有一个对象，生命周期都是贯穿整个程序的。随时有请求过来，都会使用到。不涉及到一直频繁申请导致的泄露问题。

但是clientSocket，每个循环中，每有一个新的客户端来建立连接，都会创建出新的clientSocket。并且这个Socket最多使用到该客户端断开连接。如果此时有很多客户端频繁建立连接，就会出现文件资源泄露的问题。

        try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {

这里只是关闭了clientSocket自带的流对象，并没有关闭本身。需要手动进行关闭

        }finally {clientSocket.close();//进行clientSocket的关闭//processConnection方法就是在处理一个连接，这个方法执行完毕，连接就处理完了。}

4.TCP回显服务器

服务器

public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;public TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);}public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");while (true) {//通过accept方法，把内核中已经建立好的连接拿到应用程序中//建立连接的细节流程，都是内核自动完成的，应用程序只需要用现成的Socket clientSocket = serverSocket.accept();processConnection(clientSocket);}}/*** 通过这个方法，来处理当前的连接** @param clientSocket*/public void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {//1.进入方法后，先打印日志，表示有客户端连接System.out.printf("[%s,%d] 客户端上线\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());//2.进行数据交互try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {//使用try(){}来自动关闭close//由于客户端发送来的数据，可能是“多条数据”，进行循环处理while (true){Scanner scanner = new Scanner(inputStream);if (!scanner.hasNext()){//如果没有下一条数据，连接断开，循环结束System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort());break;}String request = scanner.next();//以空白符为本次读取字节流结束的标记//1.读取请求并解析String response = process(request);//2.根据请求，计算响应//3.把响应写回到客户端://可以把String转成字节数组，写进 OutputStream//也可以使用PrintWriter把OutputStream包裹一下，写进字符串PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);//此处的println是写入到outputStream对应的流对象中，也就是写入到clientSocket里面，// 数据就通过网络发送出去了。发送给当前连接的另外一端。//因为之前连接本身就记录了对方的地址和端口，在写数据时直接写数据内容即可，不需要手动指定发给谁。printWriter.println(response);//写就是输出的体现形式//此处使用println带有\n,也是为了后续客户端可以使用Scanner.next来读取数据printWriter.flush();//同时，需要刷新缓冲区，确保数据从内存中写进网卡System.out.printf("[%s:%d] req = %s ,resp = %s\n",clientSocket.getInetAddress(),clientSocket.getPort(),request,response);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}finally {clientSocket.close();//进行clientSocket的关闭//processConnection方法就是在处理一个连接，这个方法执行完毕，连接就处理完了。}}public String process(String request){//回显服务器return request;}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);server.start();  }}
服务器启动
[/127.0.0.1,63510] 客户端上线
[/127.0.0.1:63510] req = 你好 ,resp = 你好
[/127.0.0.1:63510] req = hello ,resp = hello
[/127.0.0.1:63510] 客户端下线
[/127.0.0.1,63523] 客户端上线
[/127.0.0.1:63523] req = 6666666 ,resp = 6666666

客户端

public class TcpEchoClient {private Socket socket = null;public TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {//需要在创建Socket的同时，和服务器“建立连接”，告诉Socket，服务器在哪。//当new这个对象时，操作系统的内核就会完成三次握手的具体细节，完成建立连接的过程socket = new Socket(serverIp, serverPort);}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()) {PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);Scanner scannerNetwork = new Scanner(inputStream);while (true) {//1.从控制台读取用户输入的内容System.out.println("->");String request = scanner.next();//2.把字符串作为请求，发送给服务器writer.println(request);//客户端发的时候有换行，和服务器的scanner.next匹配writer.flush();//3.从服务器读取响应String response = scannerNetwork.next();//和服务器的PrintWrite.println匹配//4.把响应打印到界面System.out.println(response);}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1",9090);client.start();}
}
客户端启动
->
6666666
6666666
->

如果同时启动两个客户端，同时连接服务器。先启动的客户端正常运行，另一个后启动的客户端，无法与服务器进行交互

在第一个客户端过来后，accept就返回得到了一个clientSocket，进入了processConnection方法。又进入了一个while循环，反复处理客户端发来的请求数据，如果客户端没发请求，服务器的代码就会阻塞在scanner.hasNext。此时第二个客户端也过来建立连接，连接建立成功后，连接对象就会在内核的队列里面，等待accept把连接取出来，在代码中处理。此时无法第一时间执行到第二次accept

第一个循环是循环获取连接，第二个循环是循环获取请求。第一个客户端就会使服务器处于processConnection方法内部，此时卡在了方法中的循环，无法第二次执行accept方法。只有第一个客户端退出，方法中的循环才能结束，从而第二次执行 accept

要解决这个问题，就要在处理第一个客户端请求的过程中，让代码能够快速的第二次执行accept

让两个循环能够“并发”执行，各执行各的，不会因为进入循环而影响另一个循环。所以，需要创建一个新的线程，由线程来执行processConnection方法。主线程就可以继续执行下次accept。新线程负责processConnection方法内部的循环。每有一个客户端，就要分配一个线程。

一个人是无法同时完成拉客和介绍楼盘的工作的

    public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");while (true) {//通过accept方法，把内核中已经建立好的连接拿到应用程序中//建立连接的细节流程，都是内核自动完成的，应用程序只需要用现成的Socket clientSocket = serverSocket.accept();//直接执行processConnection方法，会导致服务器不能处理客户端//创建线程调用。Thread thread = new Thread(()->{try {processConnection(clientSocket);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}});thread.start();}}

新的线程负责在processConnection里面来循环处理客户端的请求。

如果有很多客户端，频繁的建立、断开连接。就会导致服务器频繁的创建销毁线程，造成大量开销。可以使用线程池来进行优化。

    public void start() throws IOException {System.out.println("服务器启动");ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();while (true) {//通过accept方法，把内核中已经建立好的连接拿到应用程序中//建立连接的细节流程，都是内核自动完成的，应用程序只需要用现成的Socket clientSocket = serverSocket.accept();//直接执行processConnection方法，会导致服务器不能处理客户端//创建线程调用。
//            Thread thread = new Thread(()->{
//                try {
//                    processConnection(clientSocket);
//                } catch (IOException e) {
//                    throw new RuntimeException(e);
//                }
//            });
//            thread.start();//使用线程池进行优化service.submit(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {processConnection(clientSocket);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}});}}