目录
1、什么是TCP协议？
2、什么是Socket(套接字)？
3、简单的TCP网络编程实现
4、一个服务端支持多个客户端连接的实现
1、什么是TCP协议？
TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的传输层协议，用于在计算机网络中传输数据。它是互联网协议套件（TCP/IP）中的核心协议之一。
TCP协议提供了一种可靠的、有序的、面向字节流的数据传输机制，它能够确保数据的完整性、可靠性和顺序性。TCP协议在应用层之上建立了一种端到端的通信，通过使用IP协议进行数据包的传输。
TCP协议的特点和功能包括：
- 可靠性：TCP协议通过使用序列号、确认和重传等机制，确保数据的可靠传输。接收端会确认已接收的数据，并请求重新传输丢失或损坏的数据。
- 有序性：TCP协议会保持发送数据的顺序，并确保接收端按照正确的顺序重组数据。这样应用程序可以按照发送顺序处理数据，而不必担心数据包乱序到达。
- 流量控制：TCP协议使用滑动窗口机制来控制数据的发送速率，确保发送方和接收方之间的数据流平衡，避免数据包的丢失或拥塞。
- 拥塞控制：TCP协议通过使用拥塞窗口和拥塞避免算法来控制数据的发送速率，并避免网络拥塞的发生。它会根据网络的拥塞情况动态调整发送速率。
- 面向连接：TCP协议是一种面向连接的协议，使用三次握手来建立连接，四次握手来关闭连接。在数据传输之前，发送端和接收端需要建立一个可靠的连接。
由于TCP协议具有可靠性和有序性，以及对拥塞的控制能力，它被广泛用于可靠数据传输的应用中，如网页浏览、文件传输、电子邮件、远程登录和数据通信等。
2、什么是Socket(套接字)？
它提供了一种标准的接口，使应用程序能够通过网络与其他计算机进行通信。
Socket可以看作是应用程序与网络之间的一个通信端点，类似于电话中的插座。通过Socket，应用程序可以创建、连接、发送和接收数据，以实现网络通信。
Socket通常使用TCP/IP协议栈作为底层网络协议，但也可以与其他协议一起使用，如UDP（User Datagram Protocol）和ICMP（Internet Control Message Protocol）等。
在网络编程中，通常需要以下几个步骤来使用Socket：
- 创建Socket：应用程序通过调用系统提供的Socket函数来创建一个新的Socket实例。创建Socket时需要指定网络协议、传输方式和地址族等参数。
- 绑定Socket：创建Socket后，应用程序需要将其绑定到一个特定的IP地址和端口号。绑定操作将Socket与特定的网络地址关联起来，以便其他计算机可以通过该地址与之通信。
- 连接Socket：如果应用程序是作为客户端与远程服务器进行通信，它需要通过调用连接函数来与目标服务器建立连接。连接操作会建立客户端与服务器之间的网络连接通道。
- 发送和接收数据：已经建立连接的Socket可以使用发送和接收函数来进行数据的发送和接收。应用程序可以通过Socket发送数据到远程主机，或者接收来自远程主机的数据。
- 关闭Socket：当通信结束或不再需要时，应用程序可以调用关闭函数来关闭Socket连接，并释放相关资源。
通过Socket编程接口，开发人员可以轻松实现网络通信功能，包括客户端和服务器之间的数据交换、网络服务的实现、远程操作和网络应用的开发等。Socket提供了一种灵活而强大的机制，使得网络通信变得简单而高效。
3、简单的TCP网络编程实现
在明白TCP协议和Socket概念的前提下，想要实现用Java程序来进行TCP编程其实不难，首先再重复一下编程中的相关概念：
- IP：唯一的标识 Internet 上的某台计算机，在 Java 程序中通过 InetAddress 类获取 IP
- 端口号：可以理解为计算机上运行的进程的入口，不同的进程有不同的端口号
- Socket：一个应用程序通过一个 Socket 来建立一个远程连接，而 Socket 内部通过 TCP/IP 协议把数据传输到网络，Socket 是两个进程之间网络通信的桥梁。
接下来，创建两个程序，一个充当服务器端，另一个充当客户端；服务器端会主动监听某个指定的端口，客户端必须主动连接服务器的 IP 地址和指定端口，如果连接成功，服务器端和客户端就成功地建立了一个 TCP 连接，双方后续就可以随时发送和接收数据。
服务端程序的实现：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class TcpServer {
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket ss = new ServerSocket(8001); // 驻守在8001端口
Socket s = ss.accept(); // 阻塞，等到有客户端连接上来
System.out.println("welcome to the java world");
InputStream ips = s.getInputStream(); // 有client连上来，打开输入流
OutputStream ops = s.getOutputStream(); // 打开输出流
// 同一个通道，服务端的输出流就是客户端的输入流；服务端的输入流就是客户端的输出流
ops.write("Hello, Client!".getBytes()); // 输出一句话给客户端
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips));
// 从客户端读取一句话
System.out.println("Client said: " + br.readLine());
ips.close();
ops.close();
s.close();
ss.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}客户端程序的实现：
import java.io.BufferedReader;
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
public class TcpClient {
public static void main(String[] args) {
try {
Socket s = new Socket(InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 8001); //需要服务端先开启
// 同一个通道，服务端的输出流就是客户端的输入流；服务端的输入流就是客户端的输出流
InputStream ips = s.getInputStream(); //开启通道的输入流
BufferedReader brNet = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips));
OutputStream ops = s.getOutputStream(); //开启通道的输出流
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(ops);
BufferedReader brKey = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
while (true) {
String strWord = brKey.readLine();
if (strWord.equalsIgnoreCase("quit")) {
break;
} else {
System.out.println("I want to send: " + strWord);
// 向服务端发送数据（使用输出流）
dos.writeBytes(strWord + System.getProperty("line.separator"));
// 打印接收到的数据（使用输入流）
System.out.println("Server said: " + brNet.readLine());
}
}
dos.close();
brNet.close();
brKey.close();
s.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}分别启动服务端和客户端程序，演示效果如下：
注意：服务端需要先于客户端启动，否则客户端因连接不到指定的进程而报错。同时输入输出流还可以传各种类型的数据，详情请参考 Java 的各种 I/O 流实现。
4、一个服务端支持多个客户端连接的实现
实际场景中，一个服务端往往可以支持多个客户端的连接，为多个客户端提供服务。如下图所示：
此处，为了实现上述想法，可以通过多线程改进一下服务端程序的实现：
import java.net.*;
public class TcpServer2 {
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8001);
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("监听到 client 连接...");
// 启动一个线程
new Thread(new Worker(socket)).start();
}
//ss.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}Worker.class 类的详情如下：
import java.net.*;
import java.io.*;
class Worker implements Runnable {
Socket socket;
public Worker(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
public void run() {
try {
System.out.println("Worker 已经启动...");
InputStream ips = socket.getInputStream();
OutputStream ops = socket.getOutputStream();
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(ips));
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(ops);
while (true) {
String strWord = br.readLine();
System.out.println("client said:" + strWord + ":" + strWord.length());
if (strWord.equalsIgnoreCase("quit")){
break;
}
String strEcho = strWord + " 666";
// dos.writeBytes(strWord +"---->"+ strEcho +"\r\n");
System.out.println("server said:" + strWord + "---->" + strEcho);
dos.writeBytes(strWord + "---->" + strEcho + System.getProperty("line.separator"));
}
br.close();
// 关闭包装类，会自动关闭包装类中所包装的底层类。所以不用调用ips.close()
dos.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}分别启动服务端和客户端1和2后的演示效果如下：
在客户端1，输入Hi：
在客户端2，输入Hello：
服务端的输出如下：
至此，Java 基于 TCP 的 Socket 编程结束。有关 Java 基于 UDP 的 Socket 编程，可以参考我的这篇文章：《Java 基于 UDP 的 Socket 编程》。
