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【Java】–网络编程：基于TCP协议的网络通信

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一、TCP协议

1.1 概念

TCP协议(Transmission Control Protocol)，即传输控制协议，是一种面向连接的，可靠的，基于字节流的传输层通信协议。数据大小无限制。
建立连接的过程需要三次握手。
断开连接的过程需要四次挥手。
使用TCP协议的通信双方分别为客户端和服务器端。
客户端负责向服务器端发送数据，服务器端负责接收客户端的数据并给出反馈。两者地位不相同。

1.2 三次握手

1.2.1 文字描述

使用TCP协议的通信双方，建立通信连接需要三次握手，即三个步骤：

1. 客户端向服务器端发送 建立连接请求(SYN) 数据包。
2. 服务器端接收到客户端的SYN包，发送 确认信息(ACK) 数据包，表示收到了客户端发来的数据包，同时发送SYN，请求与客户端建立连接。
3. 客户端接收到服务器端发来的ACK + SYN数据包之后，发送ACK数据包，表示收到了服务器发来的数据包。至此，客户端和服务器之间建立连接。

1.2.2 画图演示

1.3 四次挥手

1.3.1 文字描述

使用TCP协议的通信双方，断开已经建立的连接需要四次挥手，即四个步骤：

1. 客户端向服务器端发送 断开连接请求(FIN) 数据包。
2. 服务器接收到客户端的FIN数据包，先向客户端发送ACK数据包，表示收到了客户端发来的数据包，并准备断开客户端的连接。
3. 服务器处理好断开连接所需事宜后，向客户端发送FIN + ACK数据包，表示与客户端断开连接。
4. 客户端接收到服务器端的FIN + ACK数据包，向服务器端发送ACK数据包，表示收到了服务器端发送的数据包。至此，客户端与服务器端断开连接。

1.3.2 画图演示

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二、基于TCP的Socket网络编程

2.1 概念

Socket（套接字）是由操作系统提供的统一网络编程接口，是网络中的一个通信节点。
因为基于TCP协议，在使用Socket进行网络编程时需要分别进行服务器端的开发和客户端的开发。

2.2 服务器端的开发步骤

2.2.1 文字描述

1. 创建ServerSocket对象，并指定端口号。

ServerSocket listener = new ServerSocket(10086);//指定服务器端的端口号

2. 侦听客户端的连接，并返回客户端的套接字。

Socket clientSocket = listener.accept();
//注意：accept()是一个阻塞方法，在获得客户端的套接字之前不会执行后面的代码。

3. 与客户端建立连接后，通过输入流来获取客户端的输出流。

//用于接收客户端的数据
InputStream is = clientSocket.getInputStream();
//用于向客户端输出数据
OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();
//使用转换流将字节流转成字符流，并规定读取和输出的编码格式为UTF-8
InputStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"UTF-8");
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(os,"UTF-8");
//将字符流转换成字符缓冲流，效率更高
BufferedReader br = new BufferedReaer(isr);
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);

4. 处理数据

String data = br.readLine();//读取一行数据
System.out.println("客户端说：" + data);
String s = "已接收到数据";
bw.write(s);//向客户端发送反馈
bw.newLine();//换行
bw.flush();//刷新缓存

5. 关闭

listener.close();
clientSocket.close();
is.close();
os.close();
isr.close();
osw.close();
br.close();
bw.close();

2.3 客户端的开发步骤

2.3.1 文字描述

1. 创建客户端套接字对象，并指定服务器端的地址和端口号。

//指定服务器端的地址和端口号
Socket ClientSocket = new Socket("10.9.48.155",10086);

2. 获取输出流和输入流

//用于向服务器端输出数据
OutputStream os = ClientSocket.getOutputStream();
//用于接收服务器端的反馈
InputStream is = ClientSocket.getInputStream();
//将字节流通过转换流转换成字符流
OutputStreamWriter osw = new OutputStreamWriter(os,"UTF-8");
InpusStreamReader isr = new InputStreamReader(is,"UTF-8");
//将字符流转换成字符缓冲流，效率更高
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(osw);
BufferedReader br = new BufferedReader(isr);

3. 处理数据并发送

String s = "好久不见，甚是想你";
bw.write(bw);
bw.newLine();//另起一行，令客户端知道上一行是需要接收的内容
bw.flush();//刷新缓存，零数据发送出去
String feedback = br.readLine();
System.out.println("服务器回应道：" + data);

4. 关闭

ClientSocket.close();
os.close();
is.close();
osw.close();
isr.close();
bw.close();
br.close();

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总结

这篇文章讲解了什么是网络编程，以及在java中如何实现基于TCP协议的网络编程。