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目录

1.前言

2.正文

2.1ServerSocket类

2.2Socket类

2.3Tcp回显服务器

2.3.1TcpEchoServer

2.3.2TcpEchoClient

3.小结

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1.前言

哈喽大家好，今天继续进行计算机网络的初阶学习，今天学习的是tcp回显服务器的实现，正文开始

2.正文

在正式讲解Tcp回显服务器，还要介绍两个包，一个是ServerSocket包，这个包是专门给服务器用的，Socket包是服务器和客户端都会用，下文详解。

2.1ServerSocket类

Java中的ServerSocket类是用于在服务器端监听客户端连接请求的核心类，属于java.net包。它允许服务器应用程序在指定端口上等待客户端的连接，并为每个连接创建一个Socket对象进行通信。

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核心作用

• 监听端口：绑定到特定端口，等待客户端连接。

• 接受连接：通过accept()方法阻塞等待客户端连接，返回代表客户端的Socket对象。

• 管理连接队列：通过backlog参数设置等待连接队列的最大长度。

关键方法

1. 构造方法

   • ServerSocket(int port)：绑定到指定端口。

   • ServerSocket(int port, int backlog)：指定端口和连接队列长度。

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

2. 核心方法

   • Socket accept()：阻塞等待客户端连接，返回连接的Socket对象。

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

   • void close()：关闭服务器套接字。

   • int getLocalPort()：获取监听的端口号。

   • void setSoTimeout(int timeout)：设置accept()的超时时间（毫秒）。

使用流程

1. 创建ServerSocket并绑定端口。

2. 循环调用accept()接受客户端连接。

3. 为每个连接的Socket启动新线程处理请求。

4. 处理完成后关闭资源。

2.2Socket类

Java中的Socket类是用于实现网络通信的核心类，属于java.net包。它代表客户端与服务器之间的一个连接，允许通过输入流和输出流进行双向数据传输。Socket类通常与ServerSocket类配合使用，实现客户端-服务器模型的通信。

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核心作用

• 建立连接：连接到服务器端的指定IP地址和端口。

• 数据传输：通过输入流（InputStream）和输出流（OutputStream）进行数据交换。

• 关闭连接：释放资源并终止通信。

关键方法

1. 构造方法

   • Socket(String host, int port)：连接到指定主机和端口。

   • Socket(InetAddress address, int port)：使用InetAddress对象连接到指定主机和端口。

   • Socket(String host, int port, InetAddress localAddr, int localPort)：绑定到本地地址和端口，同时连接到远程主机。

2. 核心方法

   • InputStream getInputStream()：获取输入流，用于读取服务器发送的数据。

   • OutputStream getOutputStream()：获取输出流，用于向服务器发送数据。

   • void close()：关闭套接字，释放资源。

   • void shutdownInput()：关闭输入流。

   • void shutdownOutput()：关闭输出流。

   • boolean isConnected()：检查是否已连接。

   • boolean isClosed()：检查是否已关闭。

使用流程

1. 创建Socket对象并连接到服务器。

2. 获取输入流和输出流进行数据交换。

3. 处理数据并完成通信。

4. 关闭Socket和相关资源。

2.3Tcp回显服务器

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回显服务器实现类* 功能：接收客户端消息并原样返回（回显）*/
public class TcpEchoServer {private ServerSocket serverSocket = null;  // 服务器套接字对象// 构造方法：初始化服务器并绑定端口public TcpEchoServer(int port) throws IOException {serverSocket = new ServerSocket(port);  // 创建ServerSocket并绑定指定端口}/*** 启动服务器核心逻辑*/public void start() throws IOException {System.out.println("启动服务器");// 创建线程池（动态调整线程数量，适合短任务）ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();// 持续监听客户端连接while (true) {// 阻塞等待客户端连接Socket clientSocket = serverSocket.accept();// 将客户端连接提交给线程池处理executorService.submit(() -> {try {processConnection(clientSocket);  // 处理单个客户端连接} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}});}}/*** 处理单个客户端连接的完整生命周期* @param clientSocket 客户端套接字对象*/private void processConnection(Socket clientSocket) throws IOException {// 打印客户端连接信息System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());// 使用try-with-resources自动关闭流try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream()) {// 使用Scanner和PrintWriter包装流对象Scanner scanner = new Scanner(inputStream);    // 输入流扫描器PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);  // 输出流写入器// 持续处理客户端请求while (true) {// 1. 检测连接状态（若输入流中没有数据，说明客户端断开）if (!scanner.hasNext()) {System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!\n", clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());break;}// 2. 读取请求并处理String request = scanner.next();    // 读取客户端请求（空格分隔）String response = process(request); // 处理请求生成响应// 3. 返回响应给客户端printWriter.println(response);  // 写入响应printWriter.flush();            // 强制刷新缓冲区}} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);} finally {try {clientSocket.close();  // 确保关闭客户端套接字} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}}/*** 处理请求的核心逻辑（示例为简单回显）* @param request 客户端请求内容* @return 返回与请求相同的字符串*/private String process(String request) {// 此处可添加业务逻辑（示例直接返回原内容）return request;}/*** 主方法：启动服务器实例*/public static void main(String[] args) throws IOException {TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090);  // 创建服务器实例（端口9090）tcpEchoServer.start();  // 启动服务器}
}

核心思路讲解：

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整体架构设计：

该代码实现了一个多线程TCP回显服务器，核心功能是接收客户端发送的文本消息，并将消息原样返回（回显）。其架构设计遵循经典客户端-服务器模型，核心特点包括：

• 多线程处理：通过线程池动态分配线程，避免单线程阻塞导致的性能瓶颈。

• 资源自动管理：利用try-with-resources确保流和套接字的自动释放。

• 松耦合设计：将连接处理（processConnection）与业务逻辑（process）分离，便于扩展。

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核心组件解析：

(1) ServerSocket 的职责

• 端口监听：绑定到指定端口（如9090），通过accept()阻塞等待客户端连接。

• 连接队列管理：默认使用操作系统提供的连接队列（通过backlog参数可调整队列长度）。

• 生命周期控制：服务器运行时持续监听，直到进程终止（代码中未实现优雅关闭逻辑）。

(2) Socket 连接处理

• 双向通信：每个客户端连接对应一个Socket对象，通过其输入流（InputStream）和输出流（OutputStream）实现数据交换。

• 连接状态检测：通过scanner.hasNext()判断客户端是否断开（输入流关闭时返回false）。

(3) 线程池的作用

• 动态资源分配：Executors.newCachedThreadPool()创建的线程池会根据任务量自动扩展/收缩：

  • 空闲线程默认存活60秒后被回收。

  • 适合短生命周期任务（如HTTP请求）。

• 避免线程爆炸：相比为每个连接直接创建new Thread()，线程池能有效控制系统资源占用。

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3. 关键流程详解：

(1) 启动阶段

1. 初始化ServerSocket并绑定端口。

2. 创建线程池，进入无限循环等待连接。

(2) 连接处理阶段

1. 接受连接：accept()返回客户端Socket对象。

2. 提交任务：将processConnection方法包装为任务提交到线程池。

3. 处理请求：

   • 通过Scanner逐词读取客户端请求（空格分隔）。

   • 调用process()生成响应（此处简单回显）。

   • 通过PrintWriter写回响应并强制刷新缓冲区。

(3) 连接终止

1. 客户端主动断开：scanner.hasNext()检测到输入流结束，跳出循环关闭连接。

2. 异常处理：捕获IOException并关闭套接字，防止资源泄漏。

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 {// 定义一个Socket对象，用于与服务器建立连接private Socket socket = null;// 构造函数，用于初始化客户端并连接到指定的服务器IP和端口private TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {// 创建一个Socket对象，连接到指定的服务器IP和端口socket = new Socket(serverIp, serverPort);}// 启动客户端，开始与服务器进行通信public void start() {// 创建一个Scanner对象，用于从控制台读取用户输入Scanner scanner = new Scanner(System.in);try (// 获取Socket的输入流，用于接收服务器发送的数据InputStream inputStream = socket.getInputStream();// 获取Socket的输出流，用于向服务器发送数据OutputStream outputStream = socket.getOutputStream()) {// 创建一个Scanner对象，用于从输入流中读取服务器发送的数据Scanner scannerNet = new Scanner(inputStream);// 创建一个PrintWriter对象，用于向输出流中写入数据PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);// 进入一个无限循环，持续与服务器进行通信while (true) {// 从控制台读取用户输入的数据String request = scanner.next();// 将用户输入的数据发送到服务器writer.println(request);// 刷新输出流，确保数据被发送writer.flush();// 从服务器读取响应数据String response = scannerNet.next();// 将服务器返回的响应数据打印到控制台System.out.println(response);}} catch (IOException e) {// 如果发生IO异常，抛出运行时异常throw new RuntimeException(e);}}// 主函数，程序的入口public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建一个TcpEchoClient对象，连接到本地服务器的9090端口TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);// 启动客户端，开始与服务器通信client.start();}
}

 核心思路讲解：

1. Socket连接：

   • 在TcpEchoClient的构造函数中，通过new Socket(serverIp, serverPort)创建一个Socket对象，连接到指定的服务器IP和端口。这个Socket对象将用于后续的通信。

2. 输入输出流：

   • 在start方法中，通过socket.getInputStream()和socket.getOutputStream()分别获取Socket的输入流和输出流。输入流用于接收服务器发送的数据，输出流用于向服务器发送数据。

3. 用户输入与服务器通信：

   • 使用Scanner从控制台读取用户输入的数据，并通过PrintWriter将数据发送到服务器。

   • 使用Scanner从输入流中读取服务器返回的响应数据，并将其打印到控制台。

4. 循环通信：

   • 通过一个无限循环while (true)，客户端可以持续与服务器进行通信。每次循环中，客户端都会读取用户输入，发送到服务器，并等待服务器的响应。

5. 异常处理：

   • 如果在通信过程中发生IO异常，代码会捕获该异常并抛出运行时异常。

6. 主函数：

   • 在main函数中，创建一个TcpEchoClient对象，并连接到本地服务器的9090端口。然后调用start方法，启动客户端与服务器的通信。

3.小结

今天的分享到这里就结束了，喜欢的小伙伴不要忘记点点赞点个关注，你的鼓励就是对我最大的支持，加油！