深入理解 Java 网络编程：基于《Head First Java》第 15 章解析
网络通信 是现代应用程序不可或缺的一部分，而 Java 作为一门强大的面向对象编程语言，提供了完整的 网络 API，让开发者可以轻松编写 基于 TCP/IP 协议的网络应用。
本文基于《Head First Java》第 15 章 “网络与线程——网络联机”，带你深入理解 Java 网络通信，并通过代码示例，帮助你掌握 Socket、服务器/客户端模型 以及 多线程处理并发请求。
📌 1. Java 网络通信基础
Java 提供了 java.net 包来支持 TCP/IP 和 UDP 这两种主流协议。
- TCP（传输控制协议）：面向连接，保证数据有序、完整传输，如 HTTP、FTP。
- UDP（用户数据报协议）：无连接，发送数据不保证到达顺序，如视频直播、在线游戏。
在 Java 中，最常用的类包括：
Socket：用于创建客户端连接。ServerSocket：用于创建服务器监听。InetAddress：用于表示 IP 地址信息。
📌 2. 使用 Socket 进行网络通信（TCP）
Socket 是 Java 处理 TCP 连接 的核心类，它提供了一种 客户端-服务器 模型，让两个应用程序能够在网络中进行数据交换。
（1）构建服务器
服务器端主要使用 ServerSocket 监听客户端请求，并通过 accept() 方法接受连接：
import java.io.*;
import java.net.*;
public class SimpleServer {
public static void main(String[] args) {
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5000)) {
System.out.println("服务器已启动，等待客户端连接...");
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept(); // 等待客户端连接
System.out.println("客户端已连接：" + socket.getInetAddress());
// 读取客户端消息
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintWriter output = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
String receivedMessage = input.readLine();
System.out.println("收到客户端消息：" + receivedMessage);
// 发送响应
output.println("服务器收到：" + receivedMessage);
// 关闭连接
socket.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
（2）构建客户端
客户端使用 Socket 连接到服务器，并发送数据：
import java.io.*;
import java.net.*;
public class SimpleClient {
public static void main(String[] args) {
try (Socket socket = new Socket("localhost", 5000)) {
PrintWriter output = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
// 发送消息
output.println("Hello, Server!");
// 读取服务器响应
String response = input.readLine();
System.out.println("服务器回应：" + response);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
（3）运行结果
先运行 SimpleServer，然后运行 SimpleClient，可以看到：
服务器已启动，等待客户端连接...
客户端已连接：/127.0.0.1
收到客户端消息：Hello, Server!
客户端输出：
服务器回应：服务器收到：Hello, Server!
📌 总结：
- 服务器创建
ServerSocket并等待客户端连接。 - 客户端通过
Socket连接服务器并发送消息。 - 服务器通过
accept()方法接受连接，读取数据并返回响应。
📌 3. 使用多线程处理多个客户端
在实际开发中，服务器需要同时处理多个客户端请求，ServerSocket 默认是 阻塞模式，意味着 每次只能处理一个客户端。
为了解决这个问题，我们可以使用 多线程 让每个客户端连接都由一个独立线程处理。
（1）修改服务器支持多线程
import java.io.*;
import java.net.*;
public class MultiThreadServer {
public static void main(String[] args) {
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5000)) {
System.out.println("服务器已启动，等待客户端连接...");
while (true) {
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
System.out.println("新客户端连接：" + clientSocket.getInetAddress());
// 为每个客户端启动新线程
new ClientHandler(clientSocket).start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 处理客户端请求的线程
class ClientHandler extends Thread {
private Socket clientSocket;
public ClientHandler(Socket socket) {
this.clientSocket = socket;
}
public void run() {
try (
BufferedReader input = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
PrintWriter output = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true)
) {
String message = input.readLine();
System.out.println("收到客户端消息：" + message);
output.println("服务器收到：" + message);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
clientSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
📌 优化点：
- 每个客户端连接都由一个
ClientHandler线程处理，防止服务器阻塞。 while (true)监听多个客户端，保证服务器持续运行。
📌 4. UDP 编程（无连接通信）
UDP 适用于 低延迟场景，如游戏、视频等。Java 提供了 DatagramSocket 和 DatagramPacket 处理 UDP 数据。
（1）UDP 服务器
import java.net.*;
public class UDPServer {
public static void main(String[] args) {
try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(5000)) {
byte[] buffer = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
System.out.println("UDP 服务器启动，等待数据...");
socket.receive(packet);
String message = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
System.out.println("收到客户端消息：" + message);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
（2）UDP 客户端
import java.net.*;
public class UDPClient {
public static void main(String[] args) {
try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket()) {
byte[] buffer = "Hello UDP Server!".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, InetAddress.getByName("localhost"), 5000);
socket.send(packet);
System.out.println("消息已发送");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
📌 5. 结语
在本章内容中，我们学习了：
✅ Java 网络编程基础（TCP / UDP）
✅ 使用 Socket 进行 TCP 通信
✅ 多线程服务器处理多个客户端
✅ UDP 服务器与客户端通信
通过这些示例，你可以构建自己的网络聊天程序、远程调用服务、多人在线游戏等应用！🚀