基于TCP协议的文本聊天程序

1.要求

使用JAVA完成一个基于TCP协议的文本聊天程序，建立TCP客户端套接字，分别为服务端和客户端，并使两端可以互联。

2.TCP协议

在TCP协议中，有服务器端（Server端）和客户端（Client端）的概念。TCP传输数据的过程是：服务器端程序在本机的某个端口上监听，等待客户端连接到此端口，一旦客户端连接到了此端口，服务器端和客户端就可以进行数据传输了，数据传输结束后，关闭连接。下图为TCP数据传输过程。
在这里插入图片描述

3.语法

在JAVA类库中，与Socket相关的类都在java.net这个包中。InetAddress是代表IP地址的类，ServerSocket就是代表服务器端的类，Socket是代表客户端的类，同时也可以看作是代表连接的类，以下将对这三个类做一个简单的介绍：

InetAddress类
InetAddress类的构造方法是私有的，所以我们不能够通过new关键字来创建一个InetAddress类的实例。但是InetAddress类有几个静态方法，可以用于生成InetAddress的实例。我们在此处用到的就是getByAddress（byte[]）这个静态的方法。这个方法的参数是一个byte数组。我们知道，一个IP地址是由4个字节组成的，只要将这4个字节顺序放在一个byte数组中，然后将它作为参数传递给这个方法，就可以得到一个IP地址。
ServerSocket类
ServerSocket类代表了服务器端，根据图19-5，它有以下几个方法。
1）构造方法ServerSocket（int）：参数是一个端口号，ServerSocket的实例创建出来后，会在指定的端口监听。
2）accept()：在指定的端口等待客户端连接过来。在客户端连接过来之前，当前线程是处于挂起状态的，也就是说，如果没有客户端连接过来，这个方法不会执行结束。这个方法返回值是一个Socket类型的实例。
3）close（）：结束监听，释放资源。
Socket类
Socket类可以看做是两个端口之间的连接。两台电脑之间的通信使用的就是这个类。有两种途径来创建Socket类的实例。一种是前面说的，ServerSocket类的accpet()方法会返回一个Socket的实例；另一种是通过Socket类的构造方法创建。
这时候是通过Socket进行数据传输的，Socket类中主要的方法有以下几个：
1）构造方法Socket（InetAddress，int）：指定Socket需要连接的远程IP地址和端口。使用此构造方法创建出Socket实例，会连接到这个IP地址：端口号，并进一步可以使用这个IP地址：端口号进行数据传输。
2） getInputStream():方法返回值是一个InputStream的实例，通过输入流可以读取信息。必须在建立连接后才能调用此方法。
3） getOutputStream（）：方法的返回值是一个OutputStream的实例，通过输出流可以向远程计算机输入信息。同样，也必须在建立连接后才能调用此方法。
4） close()：关闭连接，释放资源。

4.服务端

创建套接字描述符（socket）
设置服务器的IP地址和端口号（需要转换为网络字节序的格式）
将套接字描述符绑定到服务器地址（bind）
将套接字描述符设置为监听套接字描述符（listen），等待来自客户端的连接请求，监听套接字维护未完成连接队列和已完成连接队列
从已完成连接队列中取得队首项，返回新的已连接套接字描述符（accept），如果已完成连接队列为空，则会阻塞
从已连接套接字描述符读取来自客户端的请求（read）
向已连接套接字描述符写入应答（write）
关闭已连接套接字描述符（close），回到第5步等待下一个客户端的连接请求

代码：

import java.io.BufferedReader;						// 引入需要使用的类
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;
public class rw24 {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		try {
			  ServerSocket ss = new ServerSocket(7777);
											// （1）在本机的7777端口监听
			  System.out.println("服务器端在7777端口监听……"); 
			  Socket s = ss.accept();		// （2）等待客户端连接到7777端口
			  // 如果没有客户端连接过来，accept()方法不会返回
			  System.out.println("已有客户端连接过来，开始进行通信……");
			  InputStream in = s.getInputStream();	// （3）得到输入流
			  OutputStream out = s.getOutputStream();// （4）得到输出流
			  PrintWriter pw = new PrintWriter(out);	
										// 使用PrintWriter向客户端输出数据
			  System.out.println("正在向客户端发送消息……");
			  pw.write("客户端，你好，这里是服务器端。\r\n");
			  pw.flush();				// 强制发送数据
			  System.out.println("向客户端发送消息完成。");
			  // 使用BufferedReader读取客户端发送来的数据
			  BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
			  String response = br.readLine();
			  System.out.println("\n======下面是客户端发来的消息======");
			  System.out.println(response);
			  System.out.println("================================");
			  br.close();					// （5）调用close()方法释放资源
			  pw.close();
			  s.close();
			  ss.close();
		} catch (UnknownHostException e) {
			  System.out.println("无法找到相应的机器，错误信息。" + e.getMessage());
		} catch (IOException e) {
			 System.out.println("数据传输出现异常：" + e.getMessage());
		}
	}

}

编译结果如下图所示：
在这里插入图片描述

5.客户端

客户端：

创建套接字描述符（socket）
设置服务器的IP地址和端口号（需要转换为网络字节序的格式）
请求建立到服务器的TCP连接并阻塞，直到连接成功建立（connect）
向套接字描述符写入请求（write）
从套接字描述符读取来自服务器的应答（read）
关闭套接字描述符（close）
urce=copy

代码：

import java.io.BufferedReader;					// 引入需要使用的类
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.InetAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class rw25 {

	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		byte[] addr = new byte[] { 127, 0, 0, 1 };		// 与本机进行通信
		try {
			InetAddress local = InetAddress.getByAddress(addr);
			Socket s = new Socket(local, 7777);
			InputStream in = s.getInputStream();
			OutputStream out = s.getOutputStream();
			BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
			String response = br.readLine();
			System.out.println("======下面是服务端发来的消息======");
			System.out.println(response);
			System.out.println("================================");
			System.out.println("正在向服务器端发送消息……");
			PrintWriter pw = new PrintWriter(out);
			pw.write("服务器你好，这里是客户端。");
			pw.flush();
			pw.close();
			br.close();
			s.close();
			System.out.println("向服务器端发送消息结束。");
		} catch (UnknownHostException e) {
			System.out.println("无法找到相应的机器，错误信息。" + e.getMessage());
		} catch (IOException e) {
			System.out.println("数据传输出现异常：" + e.getMessage());
		}

	}

}

在这里插入图片描述

6.文本聊天程序

整个通信的过程如下：
1）服务器监听7777端口。
2）客户端连接服务器端的7777端口。
3）服务器端向客户端发送数据。
4）客户端收到数据，输出到控制台。
5）客户端向服务器端发送数据。
6）服务器端收到数据并输出到控制台。
7）服务器端和客户端关闭连接，释放资源。

服务器：
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客户端：

JAVA——基于TCP协议的文本聊天程序