前言：在当今互联网时代，网络已经成为我们生活和工作中不可或缺的一部分，从浏览网页、在线购物到视频通话、网络游戏，几乎所有的软件都离不开网络通信，网络编程就是让计算机能够通过网络相互交流，实现数据的传输和处理。
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在正式开始讲解之前，先让我们看一下本文大致的讲解内容：
目录
1.网络编程简介
首先让我们先了解一下一些有关网络编程的知识：
（1）什么是网络编程
网络编程简单来说，就是让不同的设备（电脑、手机、服务器等）通过网络互相交流，它就像是让两个人通过电话、短信或者邮件沟通一样，只不过这里的“电话”是互联网，沟通的是数据。
——我们可以把网络编程比喻成“送快递”：
- 你（客户端）在某个购物网站下单（请求）。
- 购物网站（服务器）收到订单后，准备商品并打包（处理数据）。
- 快递员（网络）把包裹送到你手上（响应）。
在网络编程中，客户端（你的设备）和服务器（淘宝服务器）需要相互沟通，而这就需要特定的“语言”和“规则”，这些规则就是网络协议（比如TCP和UDP），而网络编程的核心，就是通过这些协议，让计算机能够数据的收和发。
（2）为什么需要网络编程
想象一下，如果你的电脑或手机不能上网，那会是什么样子？你无法浏览网页、无法聊天、无法看视频、也无法在线购物，现代社会几乎所有的软件和应用都依赖网络，比如微信、淘宝、视频网站、在线游戏等等，网络编程就是让计算机能够通过网络相互通信，让我们可以实现这些功能，至此我们可以看出，有关网络相关的编程时至关重要的！
2.网络编程中的基本概念
了解完了有关网络的相关介绍之后，不知道你是否对学习有关网络的编程提起了一定的兴趣呢？如果有的话，那么我们继续向下学习。
——这里我们需要了解一些有关网络编程中的基本概念：
（1）发送端和接收端
在一次网络数据传输中，发送端是指数据的发送方进程，接收端是指数据的接收方进程，发送端主机是网络通信中的源头主机，接收端主机是目的主机，这里我们需要注意的是，发送端和接收端是相对的，要根据一次数据传输中根据数据流向来进行判断。
（2）请求和响应
获取一个网络资源通常涉及两次网络数据传输：第一次是请求数据的发送，第二次是响应数据的发送，这个过程就好像快餐店点餐，用户先发起请求（比如点一份炒饭），然后快餐店再提供对应的响应（提供一份炒饭）
（3）客户端和服务端
在网络数据传输场景下，提供服务的一方进程称为服务端，获取服务的一方进程称为客户端，服务端通常提供资源的存储和访问服务，而客户端则通过请求获取这些资源，这里我们使用银行举个例子，银行提供存款和取款服务，而用户（客户端）可以通过服务端（银行）保存或获取资源（现金）
——通过上面的简短描述，我们应该就大致的了解了发送端和接收端、请求和响应、客户端和服务端都是什么了，那么接下来就让我们学习本文的重点——Socket套接字吧！
3.Socket套接字
（1）Socket套接字的概念：
Socket套接字是由系统提供的用于网络通信的技术，是基于TCP/IP协议的网络通信的基本操作单元，基于Socket套接字的网络程序开发就是网络编程。
（2）Socket套接字的分类：
——Socket套接字主要针对传输层协议划分为三类：
- 流套接字：即传输层TCP协议，而TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议。
- 数据报套接字：即传输层UDP协议。而UDP（User Datagram Protocol）是一种无连接的、不可靠的、面向数据报的传输层协议。
- 原始套接字：即自定义传输层协议，其读写内核没有处理的IP协议数据。
虽然Socket套接字被分为三类，但是本文主要对UDP和TCP进行讲解！！！
（3）UDP数据报套接字
——首先先让我们看一下Java中的UDP相关的API：
-
DatagramSocket：用于发送和接收UDP数据报。
DatagramSocket()：创建一个UDP数据报套接字，绑定到本机任意一个随机端口（一般用于客户端）。DatagramSocket(int port)：创建一个UDP数据报套接字，绑定到本机指定的端口（一般用于服务端）。void receive(DatagramPacket p)：从此套接字接收数据报。void send(DatagramPacket p)：从此套接字发送数据报包。void close()：关闭此数据报套接字。
-
DatagramPacket：用于发送和接收UDP数据报。
DatagramPacket(byte[] buf, int length)：构造一个DatagramPacket以用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组中。DatagramPacket(byte[] buf, int offset, int length, SocketAddress address)：构造一个DatagramPacket以用来发送数据报，发送的数据为字节数组中从0到指定长度，address用于指定目的主机的IP和端口号。
我相信读者在耐心的读完上述的Java中有关UDP的API之后，会对它们如何真实的使用产生疑惑，那么让我们使用一个真实的案例来帮助你进行进一步的理解‘：
以下是使用UDP实现的服务端和客户端代码：
UDP 回显服务器
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.SocketException;
public class UdpEchoServer {
private DatagramSocket socket = null;
// 服务器绑定端口
public UdpEchoServer(int port) throws SocketException {
socket = new DatagramSocket(port);
}
// 启动服务器
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器启动!");
while (true) {
// 1. 读取请求并解析
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
socket.receive(requestPacket);
// 获取客户端发送的数据
String request = new String(requestPacket.getData(), 0, requestPacket.getLength());
// 2. 计算响应（这里是回显，所以直接返回原数据）
String response = process(request);
// 3. 发送响应
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(
response.getBytes(),
response.getBytes().length,
requestPacket.getSocketAddress()
);
socket.send(responsePacket);
// 记录日志，方便观察
System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\\n",
requestPacket.getAddress().toString(),
requestPacket.getPort(),
request,
response);
}
}
// 回显逻辑，直接返回请求的内容
public String process(String request) {
return request;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
UdpEchoServer server = new UdpEchoServer(9090);
server.start();
}
}
UDP 回显客户端
import java.io.IOException;
import java.net.DatagramPacket;
import java.net.DatagramSocket;
import java.net.InetAddress;
import java.net.SocketException;
import java.util.Scanner;
public class UdpEchoClient {
private DatagramSocket socket = null;
private String serverIp;
private int serverPort;
// 构造方法：指定服务器的 IP 和端口
public UdpEchoClient(String ip, int port) throws SocketException {
serverIp = ip;
serverPort = port;
// 让系统自动分配客户端端口
socket = new DatagramSocket();
}
// 启动客户端
public void start() throws IOException {
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
System.out.println("客户端启动!");
while (true) {
// 1. 读取用户输入
System.out.print("-> ");
String request = scanner.nextLine(); // 使用 nextLine() 以支持输入多词句
// 2. 发送数据给服务器
DatagramPacket requestPacket = new DatagramPacket(
request.getBytes(),
request.getBytes().length,
InetAddress.getByName(serverIp),
serverPort
);
socket.send(requestPacket);
// 3. 接收服务器响应
DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(new byte[4096], 4096);
socket.receive(responsePacket);
// 解析响应数据
String response = new String(responsePacket.getData(), 0, responsePacket.getLength());
// 4. 显示服务器返回的数据
System.out.println("服务器响应：" + response);
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
UdpEchoClient client = new UdpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
client.start();
}
}
——通过上述案例，相信读者对UDP有了一定的了解了！！！
（4）TCP流套接字
——学习完了UDP套接字之后，再让我们看一下Java中的TCP相关的API：
ServerSocket：用于创建TCP服务端Socket：
ServerSocket(int port)：创建一个服务端流套接字Socket，并绑定到指定端口。Socket accept()：开始监听指定端口，有客户端连接后，返回一个服务端Socket对象void close()：关闭此套接字。
Socket：用于客户端Socket，或服务端中接收到客户端建立连接（accept方法）的请求后，返回的服务端Socket
Socket(String host, int port)：创建一个客户端流套接字Socket，并与对应IP的主机上对应端口的进程建立连接。InetAddress getInetAddress()：返回套接字所连接的地址。InputStream getInputStream()：返回此套接字的输入流。OutputStream getOutputStream()：返回此套接字的输出流。
同样，为了让读者能更好的理解上述的API，我们也是使用服务端和客户端的例子进行讲解，只不过我们这次使用TCP流套接字：
TCP 回显服务器
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
public class TcpEchoServer {
private ServerSocket serverSocket = null;
// 绑定端口号
public TcpEchoServer(int port) throws IOException {
serverSocket = new ServerSocket(port);
}
// 启动服务器
public void start() throws IOException {
System.out.println("服务器启动!");
while (true) {
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
processConnection(clientSocket);
}
}
// 处理连接逻辑
private void processConnection(Socket clientSocket) {
System.out.printf("[%s:%d] 客户端上线!\\n",
clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());
// 获取输入输出流
try (InputStream inputStream = clientSocket.getInputStream();
OutputStream outputStream = clientSocket.getOutputStream();
Scanner scanner = new Scanner(inputStream);
PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream, true)) {
// 处理多次请求
while (scanner.hasNext()) {
// 1. 读取请求
String request = scanner.next();
// 2. 计算响应
String response = process(request);
// 3. 发送响应
writer.println(response);
// 打印日志
System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\\n",
clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort(), request, response);
}
System.out.printf("[%s:%d] 客户端下线!\\n",
clientSocket.getInetAddress(), clientSocket.getPort());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 确保关闭 socket
try {
clientSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 业务逻辑：回显请求
public String process(String request) {
return request;
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
TcpEchoServer server = new TcpEchoServer(9090);
server.start();
}
}
TCP 回显客户端
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
public class TcpEchoClient {
private Socket socket;
// 构造函数：连接到服务器
public TcpEchoClient(String serverIp, int serverPort) throws IOException {
socket = new Socket(serverIp, serverPort);
}
// 启动客户端
public void start() {
System.out.println("客户端启动");
// 控制台输入流
Scanner scannerConsole = new Scanner(System.in);
try (
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
Scanner scannerNetwork = new Scanner(inputStream);
PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream, true) // 自动刷新
) {
while (true) {
// 1. 从控制台读取输入
System.out.print("-> ");
String request = scannerConsole.nextLine();
// 用户输入 exit 退出客户端
if ("exit".equalsIgnoreCase(request)) {
System.out.println("客户端退出...");
break;
}
// 2. 发送请求到服务器
printWriter.println(request);
// 3. 读取服务器的响应
if (scannerNetwork.hasNextLine()) {
String response = scannerNetwork.nextLine();
// 4. 输出响应
System.out.println("服务器响应: " + response);
} else {
System.out.println("服务器已关闭连接");
break;
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
// 客户端主函数
public static void main(String[] args) throws IOException {
TcpEchoClient client = new TcpEchoClient("127.0.0.1", 9090);
client.start();
}
}
——至此，我们使用了TCP实现了服务端和客户端的通信，希望读者能通过上述的案例加深对TCP的API的理解与使用。
总结
网络编程是通过网络实现进程间通信的技术，核心是Socket套接字，其中Socket分为流套接字（TCP）和数据报套接字（UDP），TCP提供有连接、可靠的字节流传输，适用于需要稳定性的场景，而UDP提供无连接、不可靠的数据报传输，适用于实时性要求高的场景。在网络通信中，客户端发送请求，服务端返回响应，这些都是通过Socket实现数据的收发的。
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