Java网络编程基础 Socket通信入门指南
概述
Java网络编程是Java开发中的重要组成部分，它允许不同计算机上的程序进行数据交换和通信。Java提供了丰富的API来支持网络编程，其中最基础的是基于Socket的通信机制。本文将介绍Java网络编程的基本概念和使用方法，适合初学者学习。
一、网络编程基础概念
在开始编写代码前，我们需要了解几个基本概念
IP地址：网络中设备的唯一标识
端口号：设备上特定应用程序的标识（0-65535）
TCP协议：面向连接的、可靠的传输协议
UDP协议：无连接的、不可靠但高效的传输协议
二、TCP Socket编程
1. 服务器端实现
TCP服务器端需要监听指定端口，等待客户端连接
import java.io.*;
import java.net.*;public class TCPServer {public static void main(String[] args) {// 定义服务器端口int port = 8888;try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {System.out.println("服务器启动，等待客户端连接...");// 等待客户端连接Socket clientSocket = serverSocket.accept();System.out.println("客户端已连接: " + clientSocket.getInetAddress());// 获取输入流，读取客户端数据BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));// 获取输出流，向客户端发送数据PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);String inputLine;while ((inputLine = in.readLine()) != null) {System.out.println("收到客户端消息: " + inputLine);// 向客户端回复out.println("服务器已收到: " + inputLine);// 如果客户端发送"bye"，结束通信if ("bye".equalsIgnoreCase(inputLine)) {break;}}// 关闭资源in.close();out.close();clientSocket.close();} catch (IOException e) {System.out.println("服务器异常: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}
}2. 客户端实现
TCP客户端需要知道服务器的IP地址和端口号
import java.io.*;
import java.net.*;public class TCPClient {public static void main(String[] args) {// 服务器地址和端口String hostname = "localhost";int port = 8888;try (Socket socket = new Socket(hostname, port)) {System.out.println("已连接到服务器: " + hostname + ":" + port);// 获取输出流，向服务器发送数据PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);// 获取输入流，读取服务器响应BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));// 从控制台读取输入BufferedReader stdIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));String userInput;System.out.println("请输入消息(输入'bye'退出):");while ((userInput = stdIn.readLine()) != null) {// 向服务器发送消息out.println(userInput);// 读取服务器响应String response = in.readLine();System.out.println("服务器响应: " + response);// 如果输入"bye"，结束通信if ("bye".equalsIgnoreCase(userInput)) {break;}}// 关闭资源out.close();in.close();stdIn.close();} catch (UnknownHostException e) {System.out.println("找不到服务器: " + hostname);e.printStackTrace();} catch (IOException e) {System.out.println("I/O错误: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}
}
三、UDP Socket编程
1. 服务器端实现
import java.net.*;public class UDPServer {public static void main(String[] args) {// 定义服务器端口int port = 8888;try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(port)) {System.out.println("UDP服务器启动，等待客户端数据...");byte[] buffer = new byte[1024];while (true) {// 准备接收数据包DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);// 接收数据socket.receive(packet);// 解析数据String received = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());System.out.println("收到来自" + packet.getAddress() + "的消息: " + received);// 准备响应数据String response = "服务器已收到: " + received;byte[] responseData = response.getBytes();// 发送响应DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(responseData, responseData.length, packet.getAddress(), packet.getPort());socket.send(responsePacket);// 如果收到"bye"，结束通信if ("bye".equalsIgnoreCase(received)) {break;}}} catch (IOException e) {System.out.println("UDP服务器异常: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}
}2. 客户端实现
import java.net.*;
import java.util.Scanner;public class UDPClient {public static void main(String[] args) {// 服务器地址和端口String hostname = "localhost";int port = 8888;try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket();Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {InetAddress address = InetAddress.getByName(hostname);System.out.println("UDP客户端已启动，请输入消息(输入'bye'退出):");while (true) {// 读取用户输入String message = scanner.nextLine();byte[] sendData = message.getBytes();// 发送数据包DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendData, sendData.length, address, port);socket.send(sendPacket);// 准备接收响应byte[] receiveData = new byte[1024];DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(receiveData, receiveData.length);socket.receive(receivePacket);// 解析响应String response = new String(receivePacket.getData(), 0, receivePacket.getLength());System.out.println("服务器响应: " + response);// 如果输入"bye"，结束通信if ("bye".equalsIgnoreCase(message)) {break;}}} catch (IOException e) {System.out.println("UDP客户端异常: " + e.getMessage());e.printStackTrace();}}
}
四、常见问题与解决方案
1. 连接超时问题
当网络不稳定时，可能需要设置连接超时
// 设置连接超时为5秒
socket.connect(new InetSocketAddress(hostname, port), 5000);
2. 处理乱码问题
// 明确指定UTF-8编码
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream(), StandardCharsets.UTF_8));
3. 资源释放问题
确保在使用完毕后关闭所有资源，最好使用try-with-resources语句
// 使用try-with-resources自动关闭资源
try (Socket socket = new Socket(hostname, port);BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {// 通信代码
} catch (IOException e) {e.printStackTrace();
}4. 处理并发连接
简单的服务器只能处理一个连接，要处理多个客户端需要引入多线程
// 多线程服务器示例
while (true) {Socket clientSocket = serverSocket.accept();// 为每个客户端创建一个新线程new Thread(new ClientHandler(clientSocket)).start();
}五、总结
Java网络编程基于Socket API，提供了TCP和UDP两种通信方式。TCP可靠但开销大，适合需要可靠传输的场景；UDP高效但不可靠，适合实时性要求高的场景。
初学者在使用网络编程时应注意
正确处理异常和资源释放
明确字符编码避免乱码
考虑超时和并发处理
根据需求选择合适的协议(TCP/UDP)
通过本文的示例代码，初学者可以快速上手Java网络编程，并了解常见问题的解决方法。随着经验的积累，可以进一步学习NIO、Netty等高级网络编程技术。