一、网络编程基础概念

1. TCP vs UDP

• TCP：面向连接、可靠传输（三次握手保证连接），适合文件传输、HTTP请求。
• UDP：无连接、不可靠但速度快，适合实时音视频、广播场景。

2. Socket 编程核心类

• ServerSocket：TCP 服务端监听端口。
• Socket：TCP 客户端与服务端通信的端点。
• DatagramSocket：UDP 通信端点。
• DatagramPacket：UDP 数据包容器。

二、TCP Socket 编程

1. 服务端实现步骤

// 1. 创建ServerSocket监听端口
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080)) {
    System.out.println("服务端启动，等待客户端连接...");
    
    // 2. 接受客户端连接（阻塞直到有连接）
    Socket clientSocket = serverSocket.accept();
    System.out.println("客户端已连接: " + clientSocket.getInetAddress());
    
    // 3. 获取输入输出流
    try (BufferedReader in = new BufferedReader(
            new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
         PrintWriter out = new PrintWriter(
                 clientSocket.getOutputStream(), true)) {
        
        // 4. 读取客户端数据
        String request = in.readLine();
        System.out.println("收到客户端消息: " + request);
        
        // 5. 返回响应
        out.println("你好客户端，已收到你的消息: " + request);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

2. 客户端实现步骤

try (Socket socket = new Socket("localhost", 8080)) {
    System.out.println("已连接到服务端");
    
    // 获取输入输出流
    try (BufferedReader in = new BufferedReader(
            new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
         PrintWriter out = new PrintWriter(
                 socket.getOutputStream(), true)) {
        
        // 发送请求
        out.println("Hello Server!");
        
        // 接收响应
        String response = in.readLine();
        System.out.println("服务端响应: " + response);
    }
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

三、UDP Socket 编程

1. 服务端接收数据

try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090)) {
    byte[] buffer = new byte[1024];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
    
    System.out.println("UDP服务端启动...");
    socket.receive(packet); // 阻塞等待数据
    
    String received = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
    System.out.println("收到来自 " + packet.getAddress() + " 的消息: " + received);
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

2. 客户端发送数据

try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket()) {
    String message = "Hello UDP Server";
    byte[] data = message.getBytes();
    
    InetAddress address = InetAddress.getByName("localhost");
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(
        data, data.length, address, 9090
    );
    
    socket.send(packet);
    System.out.println("消息已发送");
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
}

四、HTTP 客户端编程

1. 使用 HttpURLConnection（Java 原生）

// GET请求示例
URL url = new URL("http://example.com/api/data");
HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();
conn.setRequestMethod("GET");

try (BufferedReader in = new BufferedReader(
        new InputStreamReader(conn.getInputStream()))) {
    String line;
    StringBuilder response = new StringBuilder();
    while ((line = in.readLine()) != null) {
        response.append(line);
    }
    System.out.println("响应内容: " + response);
} finally {
    conn.disconnect();
}

// POST请求示例（JSON数据）
conn.setRequestMethod("POST");
conn.setRequestProperty("Content-Type", "application/json");
conn.setDoOutput(true);

String jsonBody = "{\"name\":\"John\", \"age\":30}";
try (OutputStream os = conn.getOutputStream()) {
    byte[] input = jsonBody.getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
    os.write(input, 0, input.length);
}
// 读取响应同上...

2. 使用 HttpClient（Java 11+ 推荐）

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();

// GET请求
HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder()
        .uri(URI.create("http://example.com/api/data"))
        .build();

HttpResponse<String> response = client.send(
        request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());
System.out.println("状态码: " + response.statusCode());
System.out.println("响应体: " + response.body());

// POST请求（JSON数据）
String jsonBody = "{\"name\":\"John\", \"age\":30}";
HttpRequest postRequest = HttpRequest.newBuilder()
        .uri(URI.create("http://example.com/api/user"))
        .header("Content-Type", "application/json")
        .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString(jsonBody))
        .build();
HttpResponse<String> postResponse = client.send(
        postRequest, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());

五、多线程服务器优化

1. 为每个客户端连接创建线程

try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080)) {
    while (true) {
        Socket clientSocket = serverSocket.accept();
        new Thread(() -> {
            try (BufferedReader in = new BufferedReader(
                    new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
                 PrintWriter out = new PrintWriter(
                         clientSocket.getOutputStream(), true)) {
                
                String request = in.readLine();
                out.println("处理结果: " + request.toUpperCase());
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

2. 使用线程池管理连接

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080)) {
    while (true) {
        Socket clientSocket = serverSocket.accept();
        pool.submit(() -> {
            // 处理客户端连接（同上）
        });
    }
} finally {
    pool.shutdown();
}

六、常见问题与最佳实践

1.端口占用与释放

• 确保关闭 Socket 和 ServerSocket（使用 try-with-resources）。
• 避免 Address already in use 错误。

2.超时设置

socket.setSoTimeout(5000); // 设置读写超时（毫秒）

3.字符编码处理

• 明确指定编码（如 StandardCharsets.UTF_8）。
• 避免乱码问题。

4.HTTP 请求头设置

• 如 User-Agent、Content-Type 需按需配置。

总结

Java 网络编程的核心是通过 Socket 实现客户端与服务端的通信：

1. TCP Socket 提供可靠的双向字节流通信。
2. UDP Socket 适合低延迟、允许丢包的场景。
3. HTTP 客户端 可使用原生 HttpURLConnection 或更现代的 HttpClient。
4. 多线程优化 提升服务器并发处理能力。

扩展方向：

• Netty 框架（高性能网络应用开发）
• WebSocket（实现双向实时通信）
• NIO（非阻塞IO）（Selector 和 Channel 高效处理连接）