Day(22)--網絡編程習題

習題

以下是這些 TCP 通信練習題的 Java 代碼實現及解析：

TCP 通信練習 1 - 多發多收

客戶端（Client1.java）

java

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
?
public class Client1 {public static void main(String[] args) {try (Socket socket = new Socket("localhost", 8888)) {OutputStream os = socket.getOutputStream();String[] messages = {"Hello", "World", "Java"};for (String message : messages) {os.write(message.getBytes());os.flush();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
服務器（Server1.java）

java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
?
public class Server1 {public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);Socket socket = serverSocket.accept();InputStream is = socket.getInputStream()) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {String message = new String(buffer, 0, len);System.out.println("收到客戶端消息: " + message);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解析：

  • 客戶端：創建 Socket 連接到本地主機的 8888 端口，獲取輸出流，循環發送多個字符串消息。

  • 服務器：創建 ServerSocket 監聽 8888 端口，接受客戶端連接后獲取輸入流，通過循環讀取輸入流數據，直到沒有數據可讀，打印接收到的消息。

TCP 通信練習 2 - 接收和反饋

客戶端（Client2.java）

java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
?
public class Client2 {public static void main(String[] args) {try (Socket socket = new Socket("localhost", 8888)) {OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("你好".getBytes());os.flush();
?InputStream is = socket.getInputStream();byte[] buffer = new byte[1024];int len = is.read(buffer);String feedback = new String(buffer, 0, len);System.out.println("收到服務器反饋: " + feedback);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
服務器（Server2.java）

java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
?
public class Server2 {public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);Socket socket = serverSocket.accept();InputStream is = socket.getInputStream();OutputStream os = socket.getOutputStream()) {byte[] buffer = new byte[1024];int len = is.read(buffer);String message = new String(buffer, 0, len);System.out.println("收到客戶端消息: " + message);
?os.write("已收到".getBytes());os.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解析：

  • 客戶端：連接到服務器，發送一條消息后，等待接收服務器反饋并打印。

  • 服務器：接受客戶端連接，讀取客戶端發送的消息并打印，然后向客戶端發送反饋消息。

TCP 通信練習 3 - 上傳文件

客戶端（Client3.java）

java

import java.io.*;
import java.net.Socket;
?
public class Client3 {public static void main(String[] args) {try (Socket socket = new Socket("localhost", 8888);FileInputStream fis = new FileInputStream("test.txt");OutputStream os = socket.getOutputStream()) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {os.write(buffer, 0, len);}socket.shutdownOutput();
?InputStream is = socket.getInputStream();byte[] feedbackBuffer = new byte[1024];int feedbackLen = is.read(feedbackBuffer);String feedback = new String(feedbackBuffer, 0, feedbackLen);System.out.println(feedback);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
服務器（Server3.java）

java

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
?
public class Server3 {public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);Socket socket = serverSocket.accept();InputStream is = socket.getInputStream();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("received.txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);}OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("文件上傳成功".getBytes());os.flush();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解析：

  • 客戶端：連接服務器，讀取本地文件并通過 Socket 輸出流發送給服務器，發送完畢后關閉輸出流，然后接收服務器反饋。

  • 服務器：監聽端口接受連接，通過輸入流讀取客戶端發送的數據寫入新文件，文件接收完畢后向客戶端發送反饋。

TCP 通信練習 4 - 上傳文件（文件名重復問題）

解決方案思路

在服務器端接收文件時，檢查文件名是否已存在，如果存在可以在文件名后添加序號或時間戳等方式進行重命名。以下是簡單示例代碼在 Server3 基礎上修改：

java

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Date;
?
public class Server4 {public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);Socket socket = serverSocket.accept();InputStream is = socket.getInputStream()) {String fileName = "received.txt";File file = new File(fileName);int count = 1;while (file.exists()) {String filePrefix = fileName.substring(0, fileName.lastIndexOf('.'));String fileSuffix = fileName.substring(fileName.lastIndexOf('.'));fileName = filePrefix + "(" + count + ")" + fileSuffix;file = new File(fileName);count++;}try (FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file)) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);}OutputStream os = socket.getOutputStream();os.write("文件上傳成功".getBytes());os.flush();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解析：在服務器接收文件前，先檢查文件名是否存在，若存在則通過添加序號的方式生成新文件名，再進行文件接收操作。

TCP 通信練習 5 - 上傳文件（多線程版）

服務器（Server5.java）

java

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
?
public class Server5 {public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();new Thread(() -> {try (InputStream is = socket.getInputStream();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("received_" + System.currentTimeMillis() + ".txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);}System.out.println("文件接收成功");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
客戶端（可復用 Client3.java）

解析：服務器通過無限循環接受客戶端連接，每接收到一個連接就創建一個新線程來處理文件接收，這樣可以同時處理多個客戶端的上傳請求。

TCP 通信練習 6 - 上傳文件（線程池優化）

服務器（Server6.java）

java

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
?
public class Server6 {private static final int THREAD_POOL_SIZE = 5;private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_POOL_SIZE);
?public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();executorService.submit(() -> {try (InputStream is = socket.getInputStream();FileOutputStream fos = new FileOutputStream("received_" + System.currentTimeMillis() + ".txt")) {byte[] buffer = new byte[1024];int len;while ((len = is.read(buffer)) != -1) {fos.write(buffer, 0, len);}System.out.println("文件接收成功");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
客戶端（可復用 Client3.java）

解析：使用線程池（這里是固定大小線程池）來管理線程，避免頻繁創建和銷毀線程，提高系統資源利用率，當有客戶端連接時，將任務提交給線程池處理。

TCP 通信練習 7 - BS（接收瀏覽器的消息并打印）

服務器（Server7.java）

java

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
?
public class Server7 {public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);Socket socket = serverSocket.accept();InputStream is = socket.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is))) {String line;while ((line = br.readLine()) != null) {System.out.println(line);if (line.isEmpty()) {break;}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解析：服務器監聽 8080 端口（常用 HTTP 端口），接受瀏覽器連接后，通過 BufferedReader 逐行讀取瀏覽器發送的 HTTP 請求消息并打印，當讀取到空行時（HTTP 請求頭結束標志）停止讀取。

TCP 通信練習 8 - 控制臺版的聊天室

客戶端（ChatClient.java）

java

import java.io.*;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
?
public class ChatClient {public static void main(String[] args) {try (Socket socket = new Socket("localhost", 8888);OutputStream os = socket.getOutputStream();PrintWriter pw = new PrintWriter(os, true);InputStream is = socket.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {new Thread(() -> {try {String message;while ((message = br.readLine()) != null) {System.out.println(message);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();
?String input;while ((input = scanner.nextLine()) != null) {pw.println(input);if ("exit".equals(input)) {break;}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
服務器（ChatServer.java）

java

import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
?
public class ChatServer {private static List<PrintWriter> writers = new ArrayList<>();
?public static void main(String[] args) {try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();new Thread(() -> {try (InputStream is = socket.getInputStream();BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));OutputStream os = socket.getOutputStream();PrintWriter pw = new PrintWriter(os, true)) {writers.add(pw);String message;while ((message = br.readLine()) != null) {for (PrintWriter writer : writers) {writer.println(message);}if ("exit".equals(message)) {writers.remove(pw);break;}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}).start();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

解析：

  • 客戶端：創建 Socket 連接服務器，啟動一個線程用于接收服務器轉發的消息并打印，通過 Scanner 讀取控制臺輸入，將輸入消息發送給服務器，輸入 “exit” 時退出。

  • 服務器：監聽端口接受客戶端連接，為每個連接創建新線程，將每個客戶端的輸出流（PrintWriter）保存到列表中，讀取客戶端發送的消息并轉發給所有客戶端，當客戶端發送 “exit” 時從列表中移除該客戶端的輸出流。

以上代碼基于 Java 語言實現，在實際運行時，需根據情況調整端口等配置，并且要注意異常處理等方面的優化。

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