一.介绍
TCP（Transmission Control Protocol 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，由IETF的RFC 793定义。在简化的计算机网络OSI模型中，它完成第四层传输层所指定的功能，用户数据报协议（UDP）是同一层内 [1] 另一个重要的传输协议。在因特网协议族（Internet protocol suite）中，TCP层是位于IP层之上，应用层之下的中间层。不同主机的应用层之间经常需要可靠的、像管道一样的连接，但是IP层不提供这样的流机制，而是提供不可靠的包交换。
二.知识点介绍
1、概述
2、TCP协议通信
3、TCP代码实现
4、TCP网络程序
5、文件上传案例
6、文件上传案例多线程版本
三.上课视频对应说明文档
1、概述
TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。在TCP连接中必须要明确客户端与服务器端，由客户端向服务端发出连接请求，每次连接的创建都需要经过“三次握手”。第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认，第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求，第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。整个交互过程如下图所示。
由于TCP协议的面向连接特性，它可以保证传输数据的安全性，所以是一个 被广泛采用的协议，例如在下载文件时，如果数据接收不完整，将会导致文件数据丢失而不能被打开，因此，下载文件时必须采用TCP协议。
2、TCP协议通信
TCP通信同UDP通信一样，都能实现两台计算机之间的通信，通信的两端都需要创建socket对象。
区别在于，UDP中只有发送端和接收端，不区分客户端与服务器端，计算机之间可以任意地发送数据。
而TCP通信是严格区分客户端与服务器端的，在通信时，必须先由客户端去连接服务器端才能实现通信，服务器端不可以主动连接客户端，并且服务器端程序需要事先启动，等待客户端的连接。
在JDK中提供了两个类用于实现TCP程序，一个是ServerSocket类，用于表示服务器端，一个是Socket类，用于表示客户端。
通信时，首先创建代表服务器端的ServerSocket对象，该对象相当于开启一个服务，并等待客户端的连接，然后创建代表客户端的Socket对象向服务器端发出连接请求，服务器端响应请求，两者建立连接开始通信。
2.1、ServerSocket服务端
通过前面的学习知道，在开发TCP程序时，首先需要创建服务器端程序。JDK的java.net包中提供了一个ServerSocket类，该类的实例对象可以实现一个服务器段的程序。通过查阅API文档可知，ServerSocket类提供了多种构造方法，接下来就对ServerSocket的构造和方法进行逐一地讲解。
ServerSocket(int port):创建绑定到特定端口的服务器套接字。
使用该构造方法在创建ServerSocket对象时，就可以将其绑定到一个指定的端口号上（参数port就是端口号）。
接下来学习一下ServerSocket的常用方法:
（1） Socket accept():侦听并接受到此套接字的连接。
（2） InetAddress getInetAddress:返回此服务器的套接字的本地地址。
ServerSocket对象负责监听某台计算机的某个端口号，在创建ServerSocket对象后，需要继续调用该对象的accept()方法，接收来自客户端的请求。当执行了accept()方法之后，服务器端程序会发生阻塞，直到客户端发出连接请求，accept()方法才会返回一个Scoket对象用于和客户端实现通信，程序才能继续向下执行。
2.2、Socket客户端
讲解了ServerSocket对象可以实现服务端程序，但只实现服务器端程序还不能完成通信，此时还需要一个客户端程序与之交互，为此JDK提供了一个Socket类，用于实现TCP客户端程序。
通过查阅API文档可知Socket类同样提供了多种构造方法，接下来就对Socket的常用构造方法进行详细讲解。
（1）Socket(String host,int port):创建一个流套接字并将其连接到指定主机上的指定端口号。
使用该构造方法在创建Socket对象时，会根据参数去连接在指定地址和端口上运行的服务器程序，其中参数host接收的是一个字符串类型的IP地址。
（2）Socket(InetAddress address,int port):创建一个流套接字并将其连接到指定IP地址的指定端口号。
该方法在使用上与第二个构造方法类似，参数address用于接收一个InetAddress类型的对象，该对象用于封装一个IP地址。
在以上Socket的构造方法中，最常用的是第一个构造方法。
接下来学习一下Socket的常用方法，如表所示。
在Socket类的常用方法中，getInputStream()和getOutStream()方法分别用于获取输入流和输出流。当客户端和服务端建立连接后，数据是以IO流的形式进行交互的，从而实现通信。
接下来通过一张图来描述服务器端和客户端的数据传输，如下图所示。
3、TCP代码实现
Socket客户端和ServerSocket服务器端
完成步骤：
（1）建立客户端和服务器端。
（2）建立连接后，通过Socket中的IO流(Socket流)进行数据的传输。
（3）（如果是服务器端，则需要添加一步操作：通过Socket服务获取Sokect再获取其当中的IO流）
（4）关闭socket。
（5）同样，客户端与服务器端是两个独立的应用程序。
注意：
（1）服务器端开启后等待客户端访问，可以不关闭。
（2）一个服务器端对应多个客户端。
（3）不同客户端间通信可以通过服务器端中转信息。
4、TCP网络程序
了解了ServerSocket、Socket类的基本用法，为了让大家更好地掌握这两个类的使用，接下来通过一个TCP通信的案例来进一步学习。如下图所示。
要实现TCP通信需要创建一个服务器端程序和一个客户端程序，为了保证数据传输的安全性，首先需要实现服务器端程序。
4.1、服务端
代码示例：
/*
* TCP 服务器端
*
* 1,创建服务器ServerSocket对象（指定服务器端口号）
* 2，开启服务器了，等待客户端的连接，当客户端连接后，可以获取到连接服务器的客户端Socket对象
* 3,给客户端反馈信息
* 4,关闭流资源
*/
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1,创建服务器ServerSocket对象（指定服务器端口号）
ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
//2，开启服务器了，等待客户端的连接，当客户端连接后，可以获取到连接服务器的客户端Socket对象
Socket s = ss.accept();
//3,给客户端反馈信息
/*
* a,获取客户端的输出流
* b,在服务端端，通过客户端的输出流写数据给客户端
*/
//a,获取客户端的输出流
OutputStream out = s.getOutputStream();
//b,在服务端端，通过客户端的输出流写数据给客户端
out.write("你已经连接上了服务器".getBytes());
//4,关闭流资源
out.close();
s.close();
//ss.close(); 服务器流 通常都是不关闭的
}
}
4.2、客户端
代码示例：
/*
* TCP 客户端
*
* 1，创建客户端Socket对象,（指定要连接的服务器地址与端口号）
* 2,获取服务器端的反馈回来的信息
* 3,关闭流资源
*/
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1，创建客户端Socket对象,（指定要连接的服务器地址与端口号）
Socket s = new Socket("192.168.74.58", 8888);
//2,获取服务器端的反馈回来的信息
InputStream in = s.getInputStream();
//获取获取流中的数据
byte[] buffer = new byte[1024];
//把流中的数据存储到数组中，并记录读取字节的个数
int length = in.read(buffer);
//显示数据
System.out.println( new String(buffer, 0 , length) );
//3,关闭流资源
in.close();
s.close();
}
}
5、文件上传案例
5.1、案例分析
目前大多数服务器都会提供文件上传的功能，由于文件上传需要数据的安全性和完整性，很明显需要使用TCP协议来实现。接下来通过一个案例来实现图片上传的功能。如下图所示。原图：文件上传.bmp
5.2、服务端程序
首先编写服务器端程序，用来接收图片。
代码示例：
/*
* 文件上传 服务器端
*
*/
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1,创建服务器，等待客户端连接
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
//显示哪个客户端Socket连接上了服务器
InetAddress ipObject = clientSocket.getInetAddress();//得到IP地址对象
String ip = ipObject.getHostAddress(); //得到IP地址字符串
System.out.println("小样，抓到你了，连接我！！" + "IP:" + ip);
//7,获取Socket的输入流
InputStream in = clientSocket.getInputStream();
//8,创建目的地的字节输出流 D:\\upload\\192.168.74.58(1).jpg
BufferedOutputStream fileOut =new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\upload\\192.168.74.58(1).jpg"));
//9,把Socket输入流中的数据，写入目的地的字节输出流中
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = -1;
while((len = in.read(buffer)) != -1){
//写入目的地的字节输出流中
fileOut.write(buffer, 0, len);
}
//-----------------反馈信息---------------------
//10,获取Socket的输出流, 作用：写反馈信息给客户端
OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();
//11,写反馈信息给客户端
out.write("图片上传成功".getBytes());
out.close();
fileOut.close();
in.close();
clientSocket.close();
//serverSocket.close();
}
}
5.3、客户端
编写客户端，完成上传图片
代码示例：
/*
* 文件上传 客户端
*
* public void shutdownOutput() 禁用此Socket的输出流,间接的相当于告知了服务器数据写入完毕
*/
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//2,创建客户端Socket，连接服务器
Socket socket = new Socket("192.168.74.58", 8888);
//3,获取Socket流中的输出流，功能：用来把数据写到服务器
OutputStream out = socket.getOutputStream();
//4,创建字节输入流，功能：用来读取数据源(图片)的字节
BufferedInputStream fileIn = new BufferedInputStream(new FileInputStream("D:\\NoDir\\test.jpg"));
//5,把图片数据写到Socket的输出流中(把数据传给服务器)
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = -1;
while ((len = fileIn.read(buffer)) != -1){
//把数据写到Socket的输出流中
out.write(buffer, 0, len);
}
//6,客户端发送数据完毕，结束Socket输出流的写入操作，告知服务器端
socket.shutdownOutput();
//-----------------反馈信息---------------------
//12,获取Socket的输入流 作用： 读反馈信息
InputStream in = socket.getInputStream();
//13,读反馈信息
byte[] info = new byte[1024];
//把反馈信息存储到info数组中，并记录字节个数
int length = in.read(info);
//显示反馈结果
System.out.println( new String(info, 0, length) );
//关闭流
in.close();
fileIn.close();
out.close();
socket.close();
}
}
6、文件上传案例多线程版本
6.1、案例图解
实现服务器端可以同时接收多个客户端上传的文件。
6.2、修改服务器端代码
代码示例：
/*
* 文件上传多线程版本, 服务器端
*/
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//1,创建服务器，等待客户端连接
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
//实现多个客户端连接服务器的操作
while(true){
final Socket clientSocket = serverSocket.accept();
//启动线程，完成与当前客户端的数据交互过程
new Thread(){
public void run() {
try{
//显示哪个客户端Socket连接上了服务器
InetAddress ipObject = clientSocket.getInetAddress();//得到IP地址对象
String ip = ipObject.getHostAddress(); //得到IP地址字符串
System.out.println("小样，抓到你了，连接我！！" + "IP:" + ip);
//7,获取Socket的输入流
InputStream in = clientSocket.getInputStream();
//8,创建目的地的字节输出流 D:\\upload\\192.168.74.58(1).jpg
BufferedOutputStream fileOut =new BufferedOutputStream(new FileOutputStream("D:\\upload\\"+ip+"("+System.currentTimeMillis()+").jpg"));
//9,把Socket输入流中的数据，写入目的地的字节输出流中
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = -1;
while((len = in.read(buffer)) != -1){
//写入目的地的字节输出流中
fileOut.write(buffer, 0, len);
}
//-----------------反馈信息---------------------
//10,获取Socket的输出流, 作用：写反馈信息给客户端
OutputStream out = clientSocket.getOutputStream();
//11,写反馈信息给客户端
out.write("图片上传成功".getBytes());
out.close();
fileOut.close();
in.close();
clientSocket.close();
} catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
}
//serverSocket.close();
}
}
