Socket-TCP 快速入门Demo
一、原理及意义
(1) TCP是什么
TCP是一种传输控制协议;是一种面向连接的,可靠的、基于字节流的传输层通讯协议,由IETF的RFC793 定义.它与UDP一样,完成第四层传输层所指定的功能与职责.
(2) TCP能做什么
1) 聊天消息传输,推送
2) 单人语音,视频聊天
3) TCP除了不能进行广播和多播以外,几乎所有UDP所有能做的,TCP都能做.
(3) TCP建立可靠连接
1) 用来建立连接的三次握手
三次握手的工作流程:
- 客户发发送SYN(发起连接命令)位和一个随机值x发送至服务端.
- 服务端将客户端发送过来的随机值x+1,并在原有的基础上添加一个ACK(回送命令),和一个随机值y,发送至客户端
- 客户端收到服务端发送过来的消息后,去除SYN位,并将ACK和随机值y+1,x+1回送到服务端.
2) 用来断开连接的四次挥手
四次挥手工作流程:
- 客户端发送一个FIN(断开命令),并携带一个随机值u发送到服务端
- 服务端发一个ACK回送命令,并将客服端发送过来的随机值u+1和服务端到随机值v发送到客户端,此时客户端停止输出连接,但是输入连接尚未断开
- 服务端会将服务器未传送完成的数据进行传送完毕,数据传送完毕后,服务端会发送一个FIN命令和ACK命令,并将随机值u+1再次返回,携带一个新的随机值w
- 客户端收到后,会将ACK命令和随机值w+1,u+1回送到服务端,表示断开连接完成
二、流程图
三、代码
(1) 服务端代码:
package socket.SocketDemo_TCP;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Inet4Address;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.ByteBuffer;
/**
* Created by lifuqing on 2019/4/10 10:26
* Email : [email protected]
*/
public class Server {
private static final int PORT = 20000;
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket server = createServerSocket();
initServerSocket(server);
// 绑定到本地端口上
server.bind(new InetSocketAddress(Inet4Address.getLocalHost(), PORT), 50);
System.out.println("服务器准备就绪～");
System.out.println("服务器信息：" + server.getInetAddress() + " P:" + server.getLocalPort());
// 等待客户端连接
for (; ; ) {
System.out.println("第一");
// 得到客户端
Socket client = server.accept();
System.out.println("第二");
// 客户端构建异步线程
ClientHandler clientHandler = new ClientHandler(client);
System.out.println("第三");
// 启动线程
clientHandler.start();
System.out.println("第四");
}
}
private static ServerSocket createServerSocket() throws IOException {
// 创建基础的ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
// 绑定到本地端口20000上，并且设置当前可允许等待链接的队列为50个
//serverSocket = new ServerSocket(PORT);
// 等效于上面的方案，队列设置为50个
//serverSocket = new ServerSocket(PORT, 50);
// 与上面等同
// serverSocket = new ServerSocket(PORT, 50, Inet4Address.getLocalHost());
return serverSocket;
}
private static void initServerSocket(ServerSocket serverSocket) throws IOException {
// 是否复用未完全关闭的地址端口
serverSocket.setReuseAddress(true);
// 等效Socket#setReceiveBufferSize
serverSocket.setReceiveBufferSize(64 * 1024 * 1024);
// 设置serverSocket#accept超时时间
// serverSocket.setSoTimeout(2000);
// 设置性能参数：短链接，延迟，带宽的相对重要性
serverSocket.setPerformancePreferences(1, 1, 1);
}
/**
* 客户端消息处理
*/
private static class ClientHandler extends Thread {
private Socket socket;
ClientHandler(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
super.run();
System.out.println("新客户端连接：" + socket.getInetAddress() + " P:" + socket.getPort());
try {
// 创建输入输出流
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
//使用Socket输入流接收数据
byte[] buffer = new byte[256];
int readCount = inputStream.read(buffer);
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(buffer, 0, readCount);
// byte
byte be = byteBuffer.get();
// char
char c = byteBuffer.getChar();
// int
int i = byteBuffer.getInt();
// bool
boolean b = byteBuffer.get() == 1;
// Long
long l = byteBuffer.getLong();
// float
float f = byteBuffer.getFloat();
// double
double d = byteBuffer.getDouble();
// String
int pos = byteBuffer.position();
System.out.println("readCount = "+readCount+"pos = "+pos);
String str = new String(buffer, pos, readCount - pos - 1);
System.out.println("收到数量：" + readCount + " 数据："
+ be + "\n"
+ c + "\n"
+ i + "\n"
+ b + "\n"
+ l + "\n"
+ f + "\n"
+ d + "\n"
+ str + "\n");
outputStream.write(buffer, 0, readCount);
outputStream.close();
inputStream.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println("连接异常断开");
} finally {
// 连接关闭
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("客户端已退出：" + socket.getInetAddress() +
" P:" + socket.getPort());
}
}
}
(2) 客户端代码:
package socket.SocketDemo_TCP;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.*;
import java.nio.ByteBuffer;
/**
* Created by lifuqing on 2019/4/10 10:13
* Email : [email protected]
*/
public class Client {
private static final int PORT = 20000;
private static final int LOCAL_PORT = 20001;
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = createSocket();
initSocket(socket);
// 链接到本地20000端口，超时时间3秒，超过则抛出超时异常
socket.connect(new InetSocketAddress(Inet4Address.getLocalHost(), PORT), 3000);
System.out.println("已发起服务器连接，并进入后续流程～");
System.out.println("客户端信息：" + socket.getLocalAddress() + " P:" + socket.getLocalPort());
System.out.println("服务器信息：" + socket.getInetAddress() + " P:" + socket.getPort());
try {
// 发送接收数据
todo(socket);
} catch (Exception e) {
System.out.println("异常关闭");
}
// 释放资源
socket.close();
System.out.println("客户端已退出～");
}
private static Socket createSocket() throws IOException {
/*
// 无代理模式，等效于空构造函数
Socket socket = new Socket(Proxy.NO_PROXY);
// 新建一份具有HTTP代理的套接字，传输数据将通过www.baidu.com:8080端口转发
Proxy proxy = new Proxy(Proxy.Type.HTTP,
new InetSocketAddress(Inet4Address.getByName("www.baidu.com"), 8800));
socket = new Socket(proxy);
// 新建一个套接字，并且直接链接到本地20000的服务器上
socket = new Socket("localhost", PORT);
// 新建一个套接字，并且直接链接到本地20000的服务器上
socket = new Socket(Inet4Address.getLocalHost(), PORT);
// 新建一个套接字，并且直接链接到本地20000的服务器上，并且绑定到本地20001端口上
socket = new Socket("localhost", PORT, Inet4Address.getLocalHost(), LOCAL_PORT);
socket = new Socket(Inet4Address.getLocalHost(), PORT, Inet4Address.getLocalHost(), LOCAL_PORT);
*/
Socket socket = new Socket();
// 绑定到本地20001端口
socket.bind(new InetSocketAddress(Inet4Address.getLocalHost(), LOCAL_PORT));
return socket;
}
private static void initSocket(Socket socket) throws SocketException {
// 设置读取超时时间为2秒
socket.setSoTimeout(2000);
// 是否复用未完全关闭的Socket地址，对于指定bind操作后的套接字有效
socket.setReuseAddress(true);
// 是否开启Nagle算法,Negale算法是指发送方数据不会立刻发送出去，而是先放在缓冲区内，等待缓冲区满了，在发出去
socket.setTcpNoDelay(true);
// 是否需要在长时无数据响应时发送确认数据（类似心跳包），时间大约为2小时
socket.setKeepAlive(true);
// 对于close关闭操作行为进行怎样的处理；默认为false，0
// false、0：默认情况，关闭时立即返回，底层系统接管输出流，将缓冲区内的数据发送完成
// true、0：关闭时立即返回，缓冲区数据抛弃，直接发送RST结束命令到对方，并无需经过2MSL等待
// true、200：关闭时最长阻塞200毫秒，随后按第二情况处理
socket.setSoLinger(true, 20);
// 是否让紧急数据内敛，默认false；紧急数据通过 socket.sendUrgentData(1);发送
socket.setOOBInline(true);
// 设置接收发送缓冲器大小
socket.setReceiveBufferSize(64 * 1024 * 1024);
socket.setSendBufferSize(64 * 1024 * 1024);
// 设置性能参数：短链接，延迟，带宽的相对重要性
socket.setPerformancePreferences(1, 1, 0);
}
private static void todo(Socket client) throws IOException {
// 得到Socket输出流
OutputStream outputStream = client.getOutputStream();
// 得到Socket输入流
InputStream inputStream = client.getInputStream();
byte[] buffer = new byte[256];
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(buffer);
// byte
byteBuffer.put((byte) 126);
// char
char c = 'a';
byteBuffer.putChar(c);
// int
int i = 2323123;
byteBuffer.putInt(i);
// bool
boolean b = true;
byteBuffer.put(b ? (byte) 1 : (byte) 0);
// Long
long l = 298789739;
byteBuffer.putLong(l);
// float
float f = 12.345f;
byteBuffer.putFloat(f);
// double
double d = 13.31241248782973;
byteBuffer.putDouble(d);
// String
String str = "Hello你好！";
byteBuffer.put(str.getBytes());
// 发送到服务器
outputStream.write(buffer, 0, byteBuffer.position() + 1);
// 接收服务器返回
int read = inputStream.read(buffer);
System.out.println("收到数量：" + read);
// 资源释放
outputStream.close();
inputStream.close();
}
}四、总结
本文介绍了TCP的作用,以及TCP的运行机制,三次握手和四次挥手,并对三次握手和四次挥手的运行进行了介绍.同时也给出了一个基于SocketTcp的Demo,流程图是为了帮助我理解两端代码的运行流程,以便更好的理解代码.