Socket 编程之 TCP 实现

前几天介绍了计算机网络的一些概念，并介绍了几个协议。下面就说说 Java 中的 Socket 编程，服务器和客户端是如何通信的呢？

首先要介绍一下 Socket ，我们知道在 TCP/IP 协议簇中，TCP、UDP 协议都是在传输层，应用层基于传输层进行通信。而 Socket 可以看成是对 TCP 、UDP 协议的实现。具体到编程的时候，要看业务选择是使用 TCP 还是 UDP 协议。今天主要讲的就是基于 TCP 通信的 Socket 实现。若你对 TCP 还不熟悉。可以看这篇文章。

Java 中为 TCP 协议提供了两个类：Socket 类和 ServerSocket 类。一个 Socket 实例代表了 TCP 连接的一个客户端，而一个 ServerSocket 实例代表了 TCP 连接的一个服务器端，一般在 TCP Socket 编程中，客户端有多个，而服务器端只有一个，客户端 TCP 向服务器端 TCP 发送连接请求，服务器端的 ServerSocket 实例则监听来自客户端的 TCP 连接请求，并为每个请求创建新的 Socket 实例，由于服务端在调用 accept（）等待客户端的连接请求时会阻塞，直到收到客户端发送的连接请求才会继续往下执行代码，因此要为每个 Socket 连接开启一个线程（这里就是多线程的应用啊）。服务器端要同时处理 ServerSocket 实例和 Socket 实例，而客户端只需要使用 Socket 实例。

另外，每个 Socket 实例会关联一个 InputStream 和 OutputStream 对象，我们通过将字节写入 Socket 的 OutputStream 来发送数据，并通过从 InputStream 来接收数据。

好吧，上面的描述可能有点懵，下面就来看一个 demo。使用 Socket 实现一个简单的交互，在服务器端使用多线程来处理请求。

客户端实现如下：

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = null;
        PrintWriter pw = null;
        BufferedReader br = null;
        try {
            // 创建Socket对象，指明需要连接的服务器地址和端口
            socket = new Socket("localhost", 6688);

            // 连接建立后，通过 Socket 输出流向服务器端发送请求信息 
            pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            pw.write("Hello , server . I'm Client !");
            pw.flush();
            socket.shutdownOutput();

            // 通过输入流获取服务器端返回的响应信息；
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String info = null;
                while((info = br.readLine()) != null){
                    System.out.println("服务器返回信息： "+ info);
            }
            socket.shutdownInput();

        ----后面的错误处理和关闭资源省略-----
    }
}

服务器端实现如下：

public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket socket = null;
        try {
            // 创建ServerSocket对象，绑定监听端口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6688);
            while(true){
                // 通过accept()方法监听客户端请求
                socket =serverSocket.accept();
                ServerThread serverThread = new ServerThread(socket);
                serverThread.start();
            }
    }
}

线程具体实现如下：

public class ServerThread extends Thread {
    Socket socket = null;
    BufferedReader br = null;
    PrintWriter pw = null;

    public ServerThread(Socket socket){
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息 msg
            br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            StringBuffer msg = new StringBuffer();
            String info = null;
            while((info = br.readLine()) != null){
                msg.append(info);
            }
            System.out.println("服务器收到 [ "+ socket.getInetAddress()+" ] 的消息 [ " + msg+" ]");
            socket.shutdownInput();

            // 通过输出流向客户端发送相应信息
            pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            pw.write(" success !");
            pw.flush();
            socket.shutdownOutput();
        } 
    }
}

总结一下 Socket TCP 中实战的步骤。

服务器端：

(1) 创建ServerSocket对象，绑定监听端口；
(2) 通过accept()方法监听客户端请求；
(3) 连接建立后，通过输入流读取客户端发送的请求信息；
(4) 通过输出流向客户端发送相应信息；

(5) 关闭响应资源。

客户端：

(1) 创建Socket对象，指明需要连接的服务器地址和端口；
(2) 连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息；
(3) 通过输入流获取服务器端返回的响应信息；

(4) 关闭响应资源。

注意：

1 首先执行服务器端代码。

2 服务器端执行之后默认就一直在等待客户端的连接请求。

3 以上只是一个非常基础的案例，这只是 Socket 编程的冰山一角。

4 可以优化的地方还有很多，服务器端参数的优化，如，接受数据的缓冲区大小、等待客户端连接的最长时间、使用线程池处理请求等。