Java 网络编程深度解析：从 Socket 到多线程通信实战一、引言：网络编程为何如此重要？在现代互联网应用中，几乎

一、引言：网络编程为何如此重要？

在现代互联网应用中，几乎所有服务都离不开网络通信。Java 提供了功能强大的网络编程 API，支持 TCP、UDP 等多种协议，可广泛应用于：

聊天室、WebSocket
分布式系统通信
文件传输
HTTP 服务端/客户端通信

二、Java 网络编程基础架构图

arduino复制编辑             ┌─────────────┐
             │   Client    │
             └────┬────────┘
                  │ Socket
             ┌────▼────┐
             │  网络   │
             └────┬────┘
                  │ ServerSocket
             ┌────▼────┐
             │  Server │
             └─────────┘

三、Socket 与 ServerSocket 简介

类名

功能说明

Socket

客户端，用于连接服务端

ServerSocket

服务端，用于监听客户端连接请求

InetAddress

IP 地址类

四、一个最简单的 TCP 通信示例

4.1 服务端代码

java复制编辑ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
Socket clientSocket = serverSocket.accept(); // 阻塞等待连接
InputStream in = clientSocket.getInputStream();
BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));
String msg = reader.readLine();
System.out.println("收到客户端信息：" + msg);

4.2 客户端代码

java复制编辑Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
PrintWriter writer = new PrintWriter(out, true);
writer.println("Hello Server!");

五、图示：Socket 通信流程

arduino复制编辑Client                       Server
  ↓                            ↓
创建 Socket                创建 ServerSocket
  ↓                            ↓
连接 Server（connect）      接收连接（accept）
  ↓                            ↓
发送数据 →→→→→→→→→→→→→→→ 接收数据
  ←←←←←←←←←←←←←←← 发送响应
关闭连接                    关闭连接

六、服务端多线程模型

单线程服务器在客户端并发量大时会被阻塞。通过为每个客户端连接分配线程，可实现多客户端并发通信。

6.1 多线程服务端结构

java复制编辑while (true) {
    Socket client = serverSocket.accept();
    new Thread(() -> handleClient(client)).start();
}

6.2 客户端处理方法

java复制编辑public void handleClient(Socket client) {
    try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()))) {
        String msg;
        while ((msg = in.readLine()) != null) {
            System.out.println("收到：" + msg);
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

七、TCP 与 UDP 对比图

特性

TCP

UDP

是否连接

是

否

传输可靠性

高（有重传）

低（可能丢包）

传输效率

较低（握手、确认）

高（无连接、无确认）

应用示例

Web、SSH、FTP

视频会议、DNS、游戏

八、UDP 编程示例

8.1 UDP 发送端

java复制编辑DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
byte[] data = "Hello UDP".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("localhost"), 9999);
socket.send(packet);

8.2 UDP 接收端

java复制编辑DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);
byte[] buf = new byte[1024];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
socket.receive(packet);
System.out.println("接收到 UDP 数据：" + new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));

九、图文：TCP 和 UDP 应用场景图解

lua复制编辑       +----------------------+             +------------------+
       |      TCP 应用         |             |    UDP 应用       |
       +----------------------+             +------------------+
       | HTTP / HTTPS          |             | 在线游戏          |
       | 文件传输（FTP）       |             | 实时语音通话      |
       | 远程登录（SSH）       |             | 视频会议          |
       +----------------------+             +------------------+

十、粘包与拆包问题

10.1 粘包现象

多个小数据包被合并为一个发送，接收方无法区分边界。

10.2 拆包现象

一个大的数据包被拆成多段接收，数据不完整。

10.3 解决方法

使用分隔符（如 \n、特殊字符）
固定长度协议
在数据前加长度字段

十一、基于线程池的高并发服务器

java复制编辑ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
while (true) {
    Socket client = serverSocket.accept();
    threadPool.execute(() -> handleClient(client));
}

优势：

控制线程数量，节省资源
提高系统吞吐量

十二、文件传输案例

12.1 客户端发送文件

java复制编辑FileInputStream fis = new FileInputStream("file.txt");
OutputStream out = socket.getOutputStream();
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
    out.write(buffer, 0, len);
}

12.2 服务端保存文件

java复制编辑InputStream in = client.getInputStream();
FileOutputStream fos = new FileOutputStream("recv.txt");
byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
    fos.write(buffer, 0, len);
}

十三、聊天室实战（简化版）

功能：

支持多个客户端
广播消息给所有人

核心：维护一个客户端集合

java复制编辑List<Socket> clientList = new CopyOnWriteArrayList<>();

当收到某个客户端消息后广播：

java复制编辑for (Socket s : clientList) {
    new PrintWriter(s.getOutputStream(), true).println(msg);
}

十四、使用 NIO 实现高性能服务器（简单预览）

Java NIO 提供了非阻塞通信能力，适合百万连接场景。

java复制编辑Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8888));
serverChannel.configureBlocking(false);
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

通过 selector 监听多个客户端 channel，实现非阻塞接入。

十五、Socket 编程常见错误与排查

问题

原因分析

Connection refused

服务端未启动或端口错误

数据接收阻塞

对方未发送或未 flush 输出流

Socket closed 异常

客户端/服务端提前关闭连接

粘包数据不完整

协议未规范，缺乏边界标识

十六、Socket + 多线程图解

arduino复制编辑Server                             Client
 ┌──────────────┐                 ┌──────────────┐
 │ ServerSocket │                 │    Socket    │
 └──────┬───────┘                 └──────┬───────┘
        │ 接受连接                        │ 连接服务器
 ┌──────▼───────┐                ┌───────▼────────┐
 │ 多线程处理器 │ ←─────────────→│ 数据发送/接收 │
 └──────────────┘                └────────────────┘

十七、Java 网络编程面试题速览

面试题

简要说明

TCP 与 UDP 区别？

TCP 可靠连接，UDP 无连接、快但不可靠

粘包/拆包的本质？

传输无边界，需要额外协议解析

多线程 Socket 通信的实现原理？

每个连接一个线程或使用线程池

Socket 与 HTTP 的关系？

HTTP 协议基于 TCP Socket 实现

Java 中如何实现心跳机制？

客户端定时发送消息，服务端监测超时

十八、总结与延伸

Java 网络编程涵盖了：

Socket 和 ServerSocket 的基本使用
TCP 和 UDP 协议通信
多线程并发处理客户端连接
实战案例（文件传输、聊天室等）
性能优化建议（线程池、NIO）