JDK 提供了對 TCP（Transmission Control Protocol，傳輸控制協(xié)議）和 UDP（User Datagram Protocol，用戶數(shù)據(jù)報協(xié)議）這兩個數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議的支持。本文開始探討 TCP。

TCP 基礎(chǔ)知識

在“服務(wù)器-客戶端”這種架構(gòu)中，服務(wù)器和客戶端各自維護一個端點，兩個端點需要通過網(wǎng)絡(luò)進行數(shù)據(jù)交換。TCP 為這種需求提供了一種可靠的流式連接，流式的意思是傳出和收到的數(shù)據(jù)都是連續(xù)的字節(jié)，沒有對數(shù)據(jù)量進行大小限制。一個端點由 IP 地址和端口構(gòu)成（專業(yè)術(shù)語為“元組 {IP 地址, 端口}”）。這樣，一個連接就可以由元組 {本地地址, 本地端口, 遠程地址, 遠程端口} 來表示。

連接過程

在 TCP 編程接口中，端點體現(xiàn)為 TCP 套接字。共有兩種 TCP 套接字：主動和被動，“被動”狀態(tài)也常被稱為“偵聽”狀態(tài)。服務(wù)器和客戶端利用套接字進行連接的過程如下：

1、服務(wù)器創(chuàng)建一個被動套接字，開始循環(huán)偵聽客戶端的連接。

2、客戶端創(chuàng)建一個主動套接字，連接服務(wù)器。

3、服務(wù)器接受客戶端的連接，并創(chuàng)建一個代表該連接的主動套接字。

4、服務(wù)器和客戶端通過步驟 2 和 3 中創(chuàng)建的兩個主動套接字進行數(shù)據(jù)傳輸。

下面是連接過程的圖解：

一個簡單的 TCP 服務(wù)器

JDK 提供了 ServerSocket 類來代表 TCP 服務(wù)器的被動套接字。下面的代碼演示了一個簡單的 TCP 服務(wù)器（多線程阻塞模式），它不斷偵聽并接受客戶端的連接，然后將客戶端發(fā)送過來的文本按行讀取，全文轉(zhuǎn)換為大寫后返回給客戶端，直到客戶端發(fā)送文本行 bye：

public class TcpServer implements Runnable {   
    private ServerSocket serverSocket;   
    
    public TcpServer(int port) throws IOException {   
        // 創(chuàng)建綁定到某個端口的 TCP 服務(wù)器被動套接字。   
        serverSocket = new ServerSocket(port);   
    }   
    
    @Override 
    public void run() {   
        while (true) {   
            try {   
                // 以阻塞的方式接受一個客戶端連接，返回代表該連接的主動套接字。   
                Socket socket = serverSocket.accept();   
                // 在新線程中處理客戶端連接。   
                new Thread(new ClientHandler(socket)).start();   
            } catch (IOException ex) {   
                ex.printStackTrace();   
            }   
        }   
    }   
}   
    
public class ClientHandler implements Runnable {   
    private Socket socket;   
    
    public ClientHandler(Socket socket) {   
        this.socket = Objects.requireNonNull(socket);   
    }   
    
    @Override 
    public void run() {   
        try (Socket s = socket) {  // 減少代碼量的花招……   
            // 包裝套接字的輸入流以讀取客戶端發(fā)送的文本行。   
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(   
                    s.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));   
            // 包裝套接字的輸出流以向客戶端發(fā)送轉(zhuǎn)換結(jié)果。   
            PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(   
                    s.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8), true);   
    
            String line = null;   
            while ((line = in.readLine()) != null) {   
                if (line.equals("bye")) {   
                    break;   
                }   
    
                // 將轉(zhuǎn)換結(jié)果輸出給客戶端。   
                out.println(line.toUpperCase(Locale.ENGLISH));   
            }   
        } catch (IOException ex) {   
            ex.printStackTrace();   
        }   
    }   
}  

阻塞模式的編程方式簡單，但存在性能問題，因為服務(wù)器線程會卡死在接受客戶端的 accept() 方法上，不能有效利用資源。套接字支持非阻塞模式，現(xiàn)在暫時略過。

一個簡單的 TCP 客戶端

JDK 提供了 Socket 類來代表 TCP 客戶端的主動套接字。下面的代碼演示了上述服務(wù)器的客戶端：

public class TcpClient implements Runnable {   
    private Socket socket;   
    
    public TcpClient(String host, int port) throws IOException {   
        // 創(chuàng)建連接到服務(wù)器的套接字。   
        socket = new Socket(host, port);   
    }   
    
    @Override 
    public void run() {   
        try (Socket s = socket) {  // 再次減少代碼量……   
            // 包裝套接字的輸出流以向服務(wù)器發(fā)送文本行。   
            PrintWriter out = new PrintWriter(new OutputStreamWriter(   
                    s.getOutputStream(), StandardCharsets.UTF_8), true);   
            // 包裝套接字的輸入流以讀取服務(wù)器返回的文本行。   
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(   
                    s.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));   
    
            Console console = System.console();   
            String line = null;   
            while ((line = console.readLine()) != null) {   
                if (line.equals("bye")) {   
                    break;   
                }   
    
                // 將文本行發(fā)送給服務(wù)器。   
                out.println(line);   
                // 打印服務(wù)器返回的文本行。   
                console.writer().println(in.readLine());   
            }   
    
            // 通知服務(wù)器關(guān)閉連接。   
            out.println("bye");   
        } catch (IOException ex) {   
            ex.printStackTrace();   
        }   
    }   
}  

從 JDK 文檔可以看到，ServerSocket 和 Socket 在初始化的時候，可以設(shè)定一些參數(shù)，還支持延遲綁定。這些東西對性能和行為都有所影響。后續(xù)兩篇文章將分別詳解這兩個類的初始化。

原文鏈接：http://www.blogjava.net/shinzey/archive/2012/01/04/367846.html

【編輯推薦】

1. 三個類似Sinatra的Java框架介紹
2. Java調(diào)用C/C++編寫的第三方dll動態(tài)鏈接庫
3. 深入理解JavaScript之強大的原型和原型鏈
4. 制作完整的Java可執(zhí)行文件
5. Apache Camel 2.9.0發(fā)布 Java規(guī)則引擎