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Java网络编程深度解析

news 2025/8/20 15:22:04

一、网络编程基础概念

1.1 网络协议分层模型

Java网络编程主要基于TCP/IP协议栈，理解分层模型至关重要：

OSI七层模型：物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层
TCP/IP四层模型：网络接口层、网络层、传输层、应用层
Java主要涉及的层次：传输层(TCP/UDP)和应用层(HTTP/FTP等)

1.2 关键网络概念

IP地址：设备的网络标识（IPv4/IPv6）
端口号：0-65535，标识主机上的特定服务
Socket：网络通信的端点，IP地址+端口号
协议：TCP(可靠连接)和UDP(无连接)

二、Java网络编程核心API

2.1 Java.net包核心类

// TCP相关
Socket          // 客户端Socket
ServerSocket    // 服务端Socket
// UDP相关
DatagramSocket  
DatagramPacket
// URL处理
URL
URLConnection
HttpURLConnection

2.2 NIO包(New I/O)

ByteBuffer
Channel         // SocketChannel, ServerSocketChannel
Selector        // 多路复用选择器
Charset         // 字符编码处理

三、TCP编程实战

3.1 基础TCP通信实现

服务端代码示例：

import java.io.*;
import java.net.*;public class TCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 创建ServerSocket，监听指定端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println("服务器启动，等待客户端连接...");// 2. 接受客户端连接Socket clientSocket = serverSocket.accept();System.out.println("客户端连接成功：" + clientSocket.getInetAddress());// 3. 获取输入输出流BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);// 4. 通信循环String request;while ((request = in.readLine()) != null) {System.out.println("收到客户端消息：" + request);String response = "服务器响应：" + request.toUpperCase();out.println(response);}// 5. 关闭资源clientSocket.close();serverSocket.close();}
}

客户端代码示例：

import java.io.*;
import java.net.*;public class TCPClient {public static void main(String[] args) throws IOException {// 1. 创建Socket连接服务器Socket socket = new Socket("localhost", 8888);// 2. 获取输入输出流BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);// 3. 用户输入处理BufferedReader userInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));System.out.println("请输入消息(输入exit退出)：");String userMsg;while ((userMsg = userInput.readLine()) != null) {if ("exit".equalsIgnoreCase(userMsg)) break;// 4. 发送消息并接收响应out.println(userMsg);String response = in.readLine();System.out.println("服务器响应：" + response);}// 5. 关闭连接socket.close();}
}

3.2 多线程TCP服务器

处理多个客户端连接：

import java.io.*;
import java.net.*;public class MultiThreadTCPServer {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println("多线程服务器启动...");while (true) {