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目錄

1.前言

2.正文

2.1ServerSocket類

2.2Socket類

2.3Tcp回顯服務器

2.3.1TcpEchoServer

2.3.2TcpEchoClient

3.小結

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1.前言

哈嘍大家好，今天繼續進行計算機網絡的初階學習，今天學習的是tcp回顯服務器的實現，正文開始

2.正文

在正式講解Tcp回顯服務器，還要介紹兩個包，一個是ServerSocket包，這個包是專門給服務器用的，Socket包是服務器和客戶端都會用，下文詳解。

2.1ServerSocket類

Java中的ServerSocket類是用于在服務器端監聽客戶端連接請求的核心類，屬于java.net包。它允許服務器應用程序在指定端口上等待客戶端的連接，并為每個連接創建一個Socket對象進行通信。

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核心作用

• 監聽端口：綁定到特定端口，等待客戶端連接。

• 接受連接：通過accept()方法阻塞等待客戶端連接，返回代表客戶端的Socket對象。

• 管理連接隊列：通過backlog參數設置等待連接隊列的最大長度。

關鍵方法

1. 構造方法

   • ServerSocket(int port)：綁定到指定端口。

   • ServerSocket(int port, int backlog)：指定端口和連接隊列長度。

   • ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr)：綁定到特定IP地址的端口。

2. 核心方法

   • Socket accept()：阻塞等待客戶端連接，返回連接的Socket對象。

   • void bind(SocketAddress endpoint)：綁定到指定地址和端口。

   • void close()：關閉服務器套接字。

   • int getLocalPort()：獲取監聽的端口號。

   • void setSoTimeout(int timeout)：設置accept()的超時時間（毫秒）。

使用流程

1. 創建ServerSocket并綁定端口。

2. 循環調用accept()接受客戶端連接。

3. 為每個連接的Socket啟動新線程處理請求。

4. 處理完成后關閉資源。

2.2Socket類

Java中的Socket類是用于實現網絡通信的核心類，屬于java.net包。它代表客戶端與服務器之間的一個連接，允許通過輸入流和輸出流進行雙向數據傳輸。Socket類通常與ServerSocket類配合使用，實現客戶端-服務器模型的通信。

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核心作用

• 建立連接：連接到服務器端的指定IP地址和端口。

• 數據傳輸：通過輸入流（InputStream）和輸出流（OutputStream）進行數據交換。

• 關閉連接：釋放資源并終止通信。

關鍵方法

1. 構造方法

   • Socket(String host, int port)：連接到指定主機和端口。

   • Socket(InetAddress address, int port)：使用InetAddress對象連接到指定主機和端口。

   • Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)：綁定到本地地址和端口，同時連接到遠程主機。

2. 核心方法

   • InputStream getInputStream()：獲取輸入流，用于讀取服務器發送的數據。

   • OutputStream getOutputStream()：獲取輸出流，用于向服務器發送數據。

   • void close()：關閉套接字，釋放資源。

   • void shutdownInput()：關閉輸入流。

   • void shutdownOutput()：關閉輸出流。

   • boolean isConnected()：檢查是否已連接。

   • boolean isClosed()：檢查是否已關閉。

使用流程

1. 創建Socket對象并連接到服務器。

2. 獲取輸入流和輸出流進行數據交換。

3. 處理數據并完成通信。

4. 關閉Socket和相關資源。

2.3Tcp回顯服務器

2.3.1TcpEchoServer

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** TCP回顯服務器實現類* 功能：接收客戶端消息并原樣返回（回顯）*/
public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;  // 服務器套接字對象// 構造方法：初始化服務器并綁定端口public TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);  // 創建ServerSocket并綁定指定端口}/*** 啟動服務器核心邏輯*/public void start() throws IOException {System.out.println("啟動服務器");// 創建線程池（動態調整線程數量，適合短任務）ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();// 持續監聽客戶端連接while (true) {// 阻塞等待客戶端連接Socket clientSocket = serverSocket.accept();// 將客戶端連接提交給線程池處理executorService.submit(() -> {try {processConnection(clientSocket);  // 處理單個客戶端連接} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});}}/*** 處理單個客戶端連接的完整生命周期* @param clientSocket 客戶端套接字對象*/private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {// 打印客戶端連接信息System.out.printf("[%s:%d] 客戶端上線!\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());// 使用try-with-resources自動關閉流try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {// 使用Scanner和PrintWriter包裝流對象Scanner scanner = new Scanner(inputStream);    // 輸入流掃描器PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);  // 輸出流寫入器// 持續處理客戶端請求while (true) {// 1. 檢測連接狀態（若輸入流中沒有數據，說明客戶端斷開）if (!scanner.hasNext()) {System.out.printf("[%s:%d] 客戶端下線!\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());break;}// 2. 讀取請求并處理String request = scanner.next();    // 讀取客戶端請求（空格分隔）String response = process(request); // 處理請求生成響應// 3. 返回響應給客戶端printWriter.println(response);  // 寫入響應printWriter.flush();            // 強制刷新緩沖區}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {try {clientSocket.close();  // 確保關閉客戶端套接字} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}/*** 處理請求的核心邏輯（示例為簡單回顯）* @param request 客戶端請求內容* @return 返回與請求相同的字符串*/private String process(String request) {// 此處可添加業務邏輯（示例直接返回原內容）return request;}/*** 主方法：啟動服務器實例*/public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);  // 創建服務器實例（端口9090）tcpEchoServer.start();  // 啟動服務器}
}

核心思路講解：

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整體架構設計：

該代碼實現了一個多線程TCP回顯服務器，核心功能是接收客戶端發送的文本消息，并將消息原樣返回（回顯）。其架構設計遵循經典客戶端-服務器模型，核心特點包括：

• 多線程處理：通過線程池動態分配線程，避免單線程阻塞導致的性能瓶頸。

• 資源自動管理：利用try-with-resources確保流和套接字的自動釋放。

• 松耦合設計：將連接處理（processConnection）與業務邏輯（process）分離，便于擴展。

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核心組件解析：

(1) ServerSocket 的職責

• 端口監聽：綁定到指定端口（如9090），通過accept()阻塞等待客戶端連接。

• 連接隊列管理：默認使用操作系統提供的連接隊列（通過backlog參數可調整隊列長度）。

• 生命周期控制：服務器運行時持續監聽，直到進程終止（代碼中未實現優雅關閉邏輯）。

(2) Socket 連接處理

• 雙向通信：每個客戶端連接對應一個Socket對象，通過其輸入流（InputStream）和輸出流（OutputStream）實現數據交換。

• 連接狀態檢測：通過scanner.hasNext()判斷客戶端是否斷開（輸入流關閉時返回false）。

(3) 線程池的作用

• 動態資源分配：Executors.newCachedThreadPool()創建的線程池會根據任務量自動擴展/收縮：

  • 空閑線程默認存活60秒后被回收。

  • 適合短生命周期任務（如HTTP請求）。

• 避免線程爆炸：相比為每個連接直接創建new Thread()，線程池能有效控制系統資源占用。

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3. 關鍵流程詳解：

(1) 啟動階段

1. 初始化ServerSocket并綁定端口。

2. 創建線程池，進入無限循環等待連接。

(2) 連接處理階段

1. 接受連接：accept()返回客戶端Socket對象。

2. 提交任務：將processConnection方法包裝為任務提交到線程池。

3. 處理請求：

   • 通過Scanner逐詞讀取客戶端請求（空格分隔）。

   • 調用process()生成響應（此處簡單回顯）。

   • 通過PrintWriter寫回響應并強制刷新緩沖區。

(3) 連接終止

1. 客戶端主動斷開：scanner.hasNext()檢測到輸入流結束，跳出循環關閉連接。

2. 異常處理：捕獲IOException并關閉套接字，防止資源泄漏。

2.3.2TcpEchoClient

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;public class TcpEchoClient {// 定義一個Socket對象，用于與服務器建立連接private Socket socket = null;// 構造函數，用于初始化客戶端并連接到指定的服務器IP和端口private TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {// 創建一個Socket對象，連接到指定的服務器IP和端口socket = new Socket(serverIp, serverPort);}// 啟動客戶端，開始與服務器進行通信public void start() {// 創建一個Scanner對象，用于從控制臺讀取用戶輸入Scanner scanner = new Scanner(System.in);try (// 獲取Socket的輸入流，用于接收服務器發送的數據InputStream inputStream = socket.getInputStream();// 獲取Socket的輸出流，用于向服務器發送數據OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {// 創建一個Scanner對象，用于從輸入流中讀取服務器發送的數據Scanner scannerNet = new Scanner(inputStream);// 創建一個PrintWriter對象，用于向輸出流中寫入數據PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);// 進入一個無限循環，持續與服務器進行通信while (true) {// 從控制臺讀取用戶輸入的數據String request = scanner.next();// 將用戶輸入的數據發送到服務器writer.println(request);// 刷新輸出流，確保數據被發送writer.flush();// 從服務器讀取響應數據String response = scannerNet.next();// 將服務器返回的響應數據打印到控制臺System.out.println(response);}} catch (IOException e) {// 如果發生IO異常，拋出運行時異常throw new RuntimeException(e);}}// 主函數，程序的入口public static void main(String[] args) throws IOException {// 創建一個TcpEchoClient對象，連接到本地服務器的9090端口TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);// 啟動客戶端，開始與服務器通信client.start();}
}

?核心思路講解：

1. Socket連接：

   • 在TcpEchoClient的構造函數中，通過new Socket(serverIp, serverPort)創建一個Socket對象，連接到指定的服務器IP和端口。這個Socket對象將用于后續的通信。

2. 輸入輸出流：

   • 在start方法中，通過socket.getInputStream()和socket.getOutputStream()分別獲取Socket的輸入流和輸出流。輸入流用于接收服務器發送的數據，輸出流用于向服務器發送數據。

3. 用戶輸入與服務器通信：

   • 使用Scanner從控制臺讀取用戶輸入的數據，并通過PrintWriter將數據發送到服務器。

   • 使用Scanner從輸入流中讀取服務器返回的響應數據，并將其打印到控制臺。

4. 循環通信：

   • 通過一個無限循環while (true)，客戶端可以持續與服務器進行通信。每次循環中，客戶端都會讀取用戶輸入，發送到服務器，并等待服務器的響應。

5. 異常處理：

   • 如果在通信過程中發生IO異常，代碼會捕獲該異常并拋出運行時異常。

6. 主函數：

   • 在main函數中，創建一個TcpEchoClient對象，并連接到本地服務器的9090端口。然后調用start方法，啟動客戶端與服務器的通信。

3.小結

今天的分享到這里就結束了，喜歡的小伙伴不要忘記點點贊點個關注，你的鼓勵就是對我最大的支持，加油！