TCP协议程序设计

news2024/9/24 18:28:58

文章目录

前言
一、TCP协议程序是什么？
二、使用步骤
- 1.服务器端与客户端
- 2.实操展示
总结

前言

TCP网络程序设计是指利用Socket类编写通信程序。利用TCP协议进行通讯的两个应用程序是有主次之分的，一个称为服务器程序，另一个称为客户机程序，两者的功能和编写方法不太一样。必须先启动服务器程序，调用accept()方法等待客户机程序启动，连接起服务器程序和客户机程序的就是相同的端口。

一、TCP协议程序是什么？

TCP网络程序协议是一种基于传输控制协议（TCP）的网络通信协议。

它定义了在计算机网络上进行通信时，如何建立、维护和关闭连接，以及如何传输数据的规则和约定。TCP网络程序协议提供了可靠的、面向连接的数据传输服务，确保数据的正确性和有序性。

TCP协议基础是通过套接字（socket）建立的。

它是Internet上最常用的协议之一，被广泛应用于Web浏览、电子邮件、文件传输、远程登录等网络应用中。举个例子，我们使用的QQ和微信，这些通信软件，都离不开TCP协议程序。

二、使用步骤

1.服务器端与客户端

（1）服务器套接字（ServerSocket类）

ServerSocket类的语法：

ServerSocket 对象 = new ServerSocket();
//创建非绑定服务器套接字（无指定端口和地址）

ServerSocket 对象 = new ServerSocket(int port);
//创建绑定特定端口的服务器套接字

ServerSocket 对象 = new ServerSocket(int port,int backlog);
//利用backlog创建服务器套接字，并将其绑定到本地端口号上

ServerSocket 对象 = new ServerSocket(int port,int backlog,InetAddress bindAddress);
/*使用指定的端口、侦听backlog和要绑定到的本地IP地址创建服务器。
  这种情况适用于计算机上有多块网卡和多个IP地址的情况，用户可以明
  确规定ServerSocket在哪块网卡或哪个IP地址上等待客户的连接请求。 */

我们输入的端口值，就是设定该服务器的接入端口，任何客户机都需要使用这个端口值才能申请接入此服务器。

ServerSocket类的常用方法
方法	功能描述	返回类型
isBound()	判断ServerSocket是否处于绑定状态	boolean
bind(SocketAddress endpoint)	将ServerSocket绑定到特定地址（IP地址和端口号）	void
accept()	等待客户端的连接，返回成功连接的Socket对象	Socket
getInetAddress()	返回此服务器套接字的本地地址	int
isClosed()	查看服务器套接字是否关闭	boolean
close()	关闭服务器套接字	void

accept()方法会阻塞线程的继续执行，直到接收到客户端的呼叫。如果没有客户端呼叫服务器，那么线程仍处于阻塞状态，后面的代码不会执行。（这时我们运行客户端代码后，阻塞状态结束）

若没有客户端运行，产生客户请求,accept()方法也没有让线程阻塞，那么程序出了问题。可能是使用了一个被其他程序占用的端口号，或者ServerSocket绑定没有成功之类的。

（2）客户端套接字（Socket类）

Socket类的语法：

Socket 对象 = new Socket(String host,int port);
//创建一个连接到指定主机和端口的套接字
//host是服务器的IP地址或主机名，port是服务器上正在监听的端口号。

Socket 对象 = new Socket(InetAddress address,int port);
//使用InetAddress对象创建一个连接到指定地址和端口的套接字

Socket 对象 = new Socket(String host,int port，InetAddress localAddr,int localPort);
//创建一个连接到指定主机和端口的套接字，并指定本地地址和端口
//localAddr是本地地址，localPort是本地端口

Socket 对象 = new Socket(InetAddress address,int port,InetAddress localAddr,int localPort);
//使用InetAddress对象创建一个连接，并指定本地地址和端口

以上为Socket对象的创建方法，其中第一个最常使用。

Socket类的常用方法
方法	功能描述	返回类型
getInputStream()	返回与此套接字连接的输入流，用于读取从服务器发送的数据	InputStream
getOutputStream()	返回与此套接字连接的输出流，用于向服务器发送数据	OutputStream
close()	关闭此套接字并释放与之关联的资源	void
isConnected()	判断此套接字是否已经连接到远程主机	boolean
isClosed()	判断此套接字是否已关闭	boolean
setSoTimeout(int timeout)	设置套接字的超时时间（以毫秒为单位）。如果指定时间内没有数据可以，抛出SocketTimeoutException异常	void
connect(SocketAddress endpoint)	连接到指定的地址	void
connect(SocketAddress endpoint,int timeout)	连接到指定的地址,并设置连接超时时间	void

2.实操展示

TCP程序设计流程：

所谓启动服务器、客户端，指的是运行相应的程序；关闭客户端、服务器，也是指相应的实例化对象调用close()方法进行套接字关闭。

注意：该实操展示写了两个java文件，一个为服务器代码，另一个为客户端代码，两个文件各自先后运行，实现数据交互。

（1）服务器端代码：

import java.net.Socket; 
import java.net.ServerSocket; 
import java.io.InputStream;
public class Demo9 {    
    private InputStream inputStream; 
    private ServerSocket server; 
    private Socket socket; 
    void server(){ 
        try { 
            server = new ServerSocket(1024); 
            System.out.println("服务器端口已建立，等待用户端连接..."); 
            socket = server.accept();   //等待用户接入 
            inputStream = socket.getInputStream();
            byte b[] =new byte[1024];
            int len = inputStream.read(b);
            String string = new String(b,0,len);
            System.out.println("来自客户端的消息："+string);
            System.out.println("客户端IP："+socket.getInetAddress());
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace(); 
        }finally{
            inputStream.close();
            server.close();
        } 
    } 
    public static void main(String[] args) { 
       Demo9 demo9 = new Demo9(); 
       demo9.server(); 
    } 
}

创建服务器套接字，并设定端口号为1024。使用accept()方法监听客户端的申请。再通过ServerSocket类的getInputStream()方法和IO输入流读取客户端发来的信息。最后根据socket对象，获取发送信息的客户机的公共IP地址。最后关闭各种流，释放系统资源。

（2）客户机端代码：

import java.net.Socket;
import javax.swing.JFrame;
import java.io.OutputStream;

public class Demo10 extends JFrame{
    private OutputStream out;
    private Socket socket;

    private void connect(){
        System.out.println("尝试与服务器连接...");
        try {
            socket = new Socket("127.0.0.1", 1024);
            String string = "向服务器输送数据中...";
            out = socket.getOutputStream();
            out.write(string.getBytes());
            System.out.println("接入成功");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            out.close();
            socket.close();
        }
    }
 
    public static void main(String[] args) {
        Demo10 demo10 = new Demo10();
        demo10.connect();
    }

}

创建客户机套接字，实例化时输入目标主机的公共IP地址和开放的端口号。使用getOutputStream()方法和IO输出流的write()方法向服务器输入数据。最后关闭各种流，释放系统资源。

运行结果：

运行服务器代码，服务器端启动，等待客户端接入：

运行客户端代码，客户端启动，接入服务器，发送数据：

此时再去查看服务器处终端的反馈：

如上图所示，“向服务器输送数据中...”这段字符串就是从客户端向服务器发过来的，通过IO流。

而发送这条信息的客户端，正是我自己的笔记本。我的笔记本既是服务器，又是客户端，所以当服务器终端输出发送数据的客户端的IP地址，就是我的本地主机地址（当然我也可以显示为我的公共IP地址）。

总而言之，获取到客户端的信息，并且可以获取到该客户端的公共IP地址。