[网络协议]Java中的TCP通信简单使用

1.背景介绍

??笔者在最近的项目中需要使用到TCP连接进行数据通信，但此前笔者对于TCP通信在项目中的应用一窍不通，更别提听说到要直接用TCP连接了，当时我真的是脑子嗡了一下。不过平复了一下情绪去做了以后，发现这件事情其实并没有想象中那么困难，甚至还挺有意思的，这样一个心理的过程我觉得在面对难题的时候尤其容易产生，我们太容易害怕了，如果勇敢点，我们做了一段时间以后，甚至会笑嘻嘻地说：“嘿！我竟然会为这么个小东西害怕，太好笑了！”

??这里笔者啰嗦几句，权当是热身，并不影响后续的技术介绍，热身完毕，我们该进入正题了。

2.TCP简单介绍

??传输控制协议（TCP，Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议，由IETF的RFC 793 [1] 定义。TCP通信一般指客户端和服务端通信。

??在Java中，一般使用SocketServer和Socket这两个类实现TCP通信，前者为服务端的一个实体，而后者可以认为是一种对连接的封装。一般来说，需要先启动服务端，然后客户端才能向服务端发送连接请求，连接成功后，两端就可以互相通信了。

3.Java中TCP通信流程

• 服务端：

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响应信息。
5. 关闭响应的资源。

• 客户端：

1. 创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号。
2. 连接建立后，通过输出流向服务器发送请求信息。
3. 通过输入流获取服务器响应的信息。
4. 关闭相应资源。

4.示例代码

服务端：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * @author: LJ
 * @description：TCP服务端简单实现
 **/
public class TCP_Server {
    public static void main(String[] args)throws IOException
    {
        //监听端口
        int port = 30000;
        //创建一个ServerSocket, 用于监听客户端Socket的连接请求
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        System.out.println("server启动成功，等待客户端连接...");

        //server等待连接的到来
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //将Socket对应的输出流包装成printStream
        PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
        ps.println("You have received message form server!");

        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        byte[] bytesFromClient = new byte[1024];
        int len = 0;
        StringBuilder sb = new StringBuilder();
        while ((len = inputStream.read(bytesFromClient))!=-1){
            sb.append(new String(bytesFromClient, 0 , len));
        }
        System.out.println("get message from client: "+ sb.toString());

        //关闭输出流，关闭socket
        inputStream.close();
        ps.close();
        socket.close();
    }
}

客户端：

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

/**
 * @author: LJ
 * @description：TCP客户端简单实现
 **/
public class TCP_Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        InputStream is = null;
        InputStreamReader isr = null;
        BufferedReader br = null;
        OutputStream os = null;
        OutputStreamWriter osw = null;
        PrintWriter pw = null;
        try{
            //建立连接
            Socket socket = new Socket("localhost", 30000);
            System.out.println("开启Socket线程");
            //获取字节输出流
            os = socket.getOutputStream();
            //将输出流包装为打印流
            pw = new PrintWriter(os);
            pw.write("Hi server! This is message from client!");
            pw.flush();
            //关闭输出流
            socket.shutdownOutput();
            //获取字节输入流
            is=socket.getInputStream();
            br=new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String message =null;
            while ((message = br.readLine())!=null){
                System.out.println("我是客户端，服务器返回消息："+message);
            }

            socket.close();
        } catch (UnknownHostException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //关闭资源
            br.close();
            is.close();
            pw.close();
            os.close();
        }
    }
}

5.实验

??编写好代码以后，我们可以开始测试代码了，首先启动服务器。（需要注意的是，两个程序需要同时运行，也就是说，你得启动两个集成开发环境保证客户端和服务端同时运行）控制台打印如下：

server启动成功，等待客户端连接...

? 接着启动客户端，这时服务端打印如下：

server启动成功，等待客户端连接...
get message from client: Hi server! This is message from client!

? 客户端打印如下：

开启Socket线程
我是客户端，服务器返回消息：You have received message form server!

??实验结束，我们看到TCP通信成功了，也就是说我们编写的代码成功了！当然，这只是最基础的TCP通信，一般来说，你的服务端不可能只服务一个客户端，所以你需要为每一个连接创建一个线程，更复杂的情况需要使用一个线程池来保证运行效率。另外，TCP服务端如何检测TCP客户端断开连接也是一个令人头疼的问题，因为TCP连接是一个长连接，而默认情况下这个连接的持续时间会长达2个小时，如果断开连接而程序没有检测到，那么为了维持这个连接就浪费了很多的资源，这不是一件令人高兴的事情。

??后续如果还有时间的话，最后提到的这两个问题，笔者也会给出自己实际采用的解决方案，不过那就不知道会是什么时候了，或许鸽了也说不定 😃 （靠，我的符号怎么变了，补一下— ： ））。

?

参考资料：

Java 网络编程 之 socket 的用法与实现_二一点-CSDN博客_java socket

Java–Socket编程TCP通信 - 知乎 (zhihu.com)

Java实现TCP通信 - 简书 (jianshu.com)