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day23——Java网络编程终极指南：从基础到实战，全面掌握CS/BS架构通信

ds 2025/7/18 5:58:04

文章目录

- - 一、网络编程基础概念
  - - 1. 什么是网络编程？
    - 2. 基本通信架构
  - 二、网络通信三要素详解
  - - 1. IP地址：设备的网络身份证
    - 2. 端口号：应用程序的门牌号
    - 3. 通信协议：数据传输的规则
  - 三、UDP通信实战
  - - 1. 核心类说明
    - 2. 快速入门（一发一收）
    - 3. 多发多收改进
  - 四、TCP通信深度解析
  - - 1. 核心类说明
    - 2. 快速入门（一发一收）
    - 3. 多线程支持多客户端
    - 4. 群聊功能实现
  - 五、BS架构实现原理
  - - 1. 核心特点
    - 2. HTTP响应格式
    - 3. Java服务端实现
  - 六、核心API总结
  - 七、应用场景选择指南
  - 总结

本文深入剖析Java网络编程核心技术，涵盖CS/BS架构、网络通信三要素、UDP/TCP协议实现及实战案例，助你构建高效网络应用。

一、网络编程基础概念

1. 什么是网络编程？

网络编程使设备中的程序能够与其他网络设备中的程序进行数据交互，实现跨设备通信。典型应用场景包括：

即时通讯（微信、QQ）
网页浏览（浏览器访问服务器）
文件传输（FTP工具）
远程控制（TeamViewer）

2. 基本通信架构

架构类型	组成	特点	应用场景
CS架构	客户端/服务端	需安装专用客户端，服务端需开发	微信、大型游戏
BS架构	浏览器/服务端	无需安装客户端，通过浏览器访问	网页应用、在线系统

二、网络通信三要素详解

在这里插入图片描述

1. IP地址：设备的网络身份证

IPv4：32位地址（4字节），点分十进制表示（192.168.1.1）
IPv6：128位地址（16字节），冒分十六进制表示（2001:0db8::ff00:0042）
特殊地址：
- 127.0.0.1 或 localhost：本机地址
- 公网IP vs 内网IP：192.168.x.x 为常见局域网地址

常用命令：

ipconfig    # 查看本机IP
ping www.baidu.com  # 测试网络连通性

2. 端口号：应用程序的门牌号

周知端口：0~1023（HTTP:80, FTP:21）
注册端口：1024~49151（用户程序使用）
动态端口：49152~65535（临时分配）

重要规则：同一设备中不同应用程序端口号必须唯一！

3. 通信协议：数据传输的规则

协议	特点	适用场景	数据包大小
UDP	无连接、不可靠、速度快	视频流、实时游戏	≤64KB
TCP	面向连接、可靠传输、速度较慢	文件传输、网页浏览	无限制

TCP建立/断开连接过程：

三、UDP通信实战

1. 核心类说明

DatagramSocket：通信端点（街道两端的人）
DatagramPacket：数据包容器（装数据的盘子）

2. 快速入门（一发一收）

客户端代码：

// 创建客户端Socket（端口7777）
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(7777);  // 封装数据包（目标IP/端口）
byte[] data = "Hello Server!".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length,InetAddress.getLocalHost(), 6666
);socket.send(packet);  // 发送数据
socket.close();       // 释放资源

服务端代码：

// 创建服务端Socket（端口6666）
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(6666);  // 准备接收缓冲区（64KB）
byte[] buffer = new byte[1024 * 64];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);socket.receive(packet);  // 阻塞接收数据// 解析接收到的数据
String msg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()
);
System.out.println("收到消息: " + msg);

3. 多发多收改进

客户端持续发送：

Scanner sc = new Scanner(System.in);
while (true) {System.out.print("请输入消息: ");String msg = sc.nextLine();if ("exit".equals(msg)) break;// 封装并发送数据包byte[] data = msg.getBytes();DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getLocalHost(), 6666);socket.send(packet);
}

服务端持续接收：

while (true) {socket.receive(packet);  // 持续接收String msg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());System.out.println("客户端说: " + msg);
}

四、TCP通信深度解析

1. 核心类说明

Socket：客户端通信端点
ServerSocket：服务端监听端口

2. 快速入门（一发一收）

客户端代码：

// 连接服务端（IP+端口）
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);  // 获取输出流并发送数据
OutputStream os = socket.getOutputStream();
DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);
dos.writeUTF("TCP测试消息");
dos.close();

服务端代码：

// 创建服务端并监听端口
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);  // 等待客户端连接（阻塞方法）
Socket socket = server.accept();  // 获取输入流接收数据
InputStream is = socket.getInputStream();
DataInputStream dis = new DataInputStream(is);
String msg = dis.readUTF();
System.out.println("收到消息: " + msg);

3. 多线程支持多客户端

服务端改造方案：

// 创建线程池处理连接
ThreadPoolExecutor pool = new ThreadPoolExecutor(16 * 2, 16 * 2, 0, TimeUnit.SECONDS,new ArrayBlockingQueue<>(8)
);while (true) {Socket clientSocket = server.accept();pool.execute(new ClientHandler(clientSocket));
}// 客户端处理线程
class ClientHandler implements Runnable {private Socket socket;public void run() {// 处理该客户端的所有通信}
}

4. 群聊功能实现

// 服务端存储所有在线Socket
public static Set<Socket> onlineSockets = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());// 消息广播方法
private void broadcast(String msg) {for (Socket client : onlineSockets) {OutputStream os = client.getOutputStream();DataOutputStream dos = new DataOutputStream(os);dos.writeUTF(msg);dos.flush();}
}

五、BS架构实现原理

1. 核心特点

客户端使用浏览器（无需开发）
通信基于HTTP协议
服务端需按HTTP格式响应

2. HTTP响应格式

HTTP/1.1 200 OK
Content-Type: text/html;charset=UTF-8<html><body><h1>Hello BS架构!</h1></body>
</html>

3. Java服务端实现

// 创建线程处理浏览器请求
class BrowserHandler implements Runnable {private Socket socket;public void run() {OutputStream os = socket.getOutputStream();PrintStream ps = new PrintStream(os);// 发送HTTP响应头ps.println("HTTP/1.1 200 OK");ps.println("Content-Type:text/html;charset=UTF-8");ps.println();  // 空行分隔头部和正文// 发送网页内容ps.println("<div style='color:blue;font-size:48px'>");ps.println("  欢迎访问Java服务端!");ps.println("</div>");ps.close();}
}

六、核心API总结

类/方法	功能说明
`InetAddress.getLocalHost()`	获取本机IP地址对象
`DatagramSocket.send()`	UDP发送数据包
`DatagramSocket.receive()`	UDP接收数据包
`Socket.getOutputStream()`	获取TCP输出流
`ServerSocket.accept()`	监听TCP客户端连接
`InetAddress.isReachable()`	检测网络连通性