Java 网络编程是指在 Java 程序中利用网络协议进行数据通信的技术。通过网络编程，Java 可以实现不同计算机之间的远程数据传输、聊天、文件共享等功能。Java 网络编程基于 TCP/IP 协议栈，提供了丰富的类库，支持 Socket 编程、HTTP 通信等方式。
1. 网络编程的基本概念
在计算机网络中，数据传输主要通过网络协议进行。Java 中常用的网络协议包括：
TCP(传输控制协议)：提供面向连接的可靠数据传输。
UDP(用户数据报协议)：提供无连接、不可靠的数据传输。
Java 中的网络通信主要依赖 Socket 类。Socket 是应用层与传输层(TCP/UDP)之间的接口，它允许我们在程序中通过 IP 地址和端口号进行通信。
2. Java 网络编程的基本流程
网络编程通常分为以下步骤：
创建 Socket：客户端通过创建 Socket 连接服务器。
建立连接：客户端和服务器通过 IP 地址和端口号建立连接。
数据传输：建立连接后，双方可以通过输入输出流(InputStream/OutputStream)进行数据交换。
关闭连接：数据交换完成后，关闭连接。
3. Java 中的 Socket 类
Java 中的 java.net 包提供了用于实现网络通信的类。主要的类有：
Socket：用于客户端的套接字，负责与服务器建立连接。
ServerSocket：用于服务器端的套接字，负责等待客户端的连接请求。
InetAddress：用于表示计算机的 IP 地址。
SocketException 和 IOException：网络异常类。
3.1. 客户端 Socket 编程
客户端通过 Socket 类与服务器建立连接。以下是一个简单的客户端示例：
javaCopy Codeimport java.io.*;
import java.net.*;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创建Socket，连接到服务器的指定IP地址和端口
Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
// 2. 获取输入输出流
PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
// 3. 向服务器发送消息
out.println("Hello, Server!");
// 4. 接收服务器的响应
String response = in.readLine();
System.out.println("Server says: " + response);
// 5. 关闭资源
in.close();
out.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
解释：
使用 Socket 类的构造方法建立与服务器的连接(指定 IP 地址和端口号)。
创建 PrintWriter 用于向服务器发送数据，创建 BufferedReader 用于读取从服务器返回的数据。
最后关闭输入输出流和套接字连接。
3.2. 服务器端 Socket 编程
服务器端通过 ServerSocket 类监听指定的端口，等待客户端的连接请求。以下是一个简单的服务器示例：
javaCopy Codeimport java.io.*;
import java.net.*;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创建ServerSocket，监听端口8080
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
System.out.println("Server is waiting for connection...");
// 2. 接受客户端连接
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
System.out.println("Client connected.");
// 3. 获取输入输出流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
// 4. 读取客户端发送的消息
String clientMessage = in.readLine();
System.out.println("Client says: " + clientMessage);
// 5. 向客户端发送响应
out.println("Hello, Client!");
// 6. 关闭资源
in.close();
out.close();
clientSocket.close();
serverSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
解释：
ServerSocket 用于监听指定端口(此处为 8080)，等待客户端连接。
一旦接收到客户端的连接请求，accept() 方法返回一个 Socket 对象，代表与客户端的连接。
使用输入输出流与客户端进行数据交换。
处理完毕后，关闭所有流和套接字。
4. TCP 与 UDP 网络通信
4.1. TCP 编程
TCP(传输控制协议)是面向连接的，提供可靠的数据传输。上面的示例已经展示了基于 TCP 的客户端和服务器编程。
4.2. UDP 编程
UDP(用户数据报协议)是无连接的，不保证数据的可靠性和顺序，但具有较低的延迟，适用于实时性要求高的应用(如视频、语音等)。Java 提供了 DatagramSocket 类和 DatagramPacket 类用于 UDP 网络通信。
UDP 客户端示例：
javaCopy Codeimport java.net.*;
public class UDPClient {
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创建 UDP 套接字
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
// 2. 构造数据包
String message = "Hello, UDP Server!";
byte[] buffer = message.getBytes();
InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName("localhost");
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, serverAddress, 8080);
// 3. 发送数据包
socket.send(packet);
System.out.println("Message sent to server");
// 4. 关闭套接字
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
UDP 服务器端示例：
javaCopy Codeimport java.net.*;
public class UDPServer {
public static void main(String[] args) {
try {
// 1. 创建 UDP 套接字，监听 8080 端口
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8080);
byte[] buffer = new byte[1024];
// 2. 接收数据包
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet);
// 3. 解析并显示接收到的数据
String message = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
System.out.println("Received from client: " + message);
// 4. 关闭套接字
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
解释：
UDP 通信没有连接的概念，因此使用 DatagramSocket 发送和接收数据包(DatagramPacket)。
客户端通过 send() 方法发送数据，服务器通过 receive() 方法接收数据。
Java 的网络编程通过 Socket 和 ServerSocket 提供了强大的 TCP 通信支持。使用 TCP 协议时，客户端和服务器之间可以建立稳定可靠的连接，适用于需要高可靠性的应用。而 UDP 则提供了快速、无连接的数据传输方式，适合实时性要求较高的场景。
通过 Java 的网络编程，开发者可以轻松实现分布式应用、聊天室、文件传输等多种网络通信功能。在实际开发中，Java 提供的丰富 API 使得网络通信变得更加简单和高效。
