Java 网络编程详解：UDP 与 TCP 编程核心知识

Java 网络编程是现代开发中不可或缺的一部分，尤其是在分布式系统、即时通讯、在线游戏、以及 IoT（物联网）等场景中，网络编程的作用更为重要。在 Java 中，网络编程主要涉及两种传输协议：UDP（用户数据报协议）和 TCP（传输控制协议）。两者各有优缺点，适用于不同的应用场景。

本文将通过详细讲解 UDP 和 TCP 编程的核心知识，带您深入了解 Java 网络编程的精髓。

一、Java 网络编程概述

Java 提供了一个强大的 java.net 包来支持网络通信。这个包包含了实现网络协议和服务的多种类，包括 Socket、ServerSocket、DatagramSocket、URL 等。

网络编程的基本任务是利用 Java 提供的 API，通过 TCP 或 UDP 协议在不同主机间进行数据交换。网络编程的常见应用场景包括客户端-服务器模型、点对点通信、消息队列等。

Java 网络编程详解：UDP 与 TCP 编程核心知识

本文将通过详细讲解 UDP 和 TCP 编程的核心知识，带您深入了解 Java 网络编程的精髓。

一、Java 网络编程概述

Java 提供了一个强大的 java.net 包来支持网络通信。这个包包含了实现网络协议和服务的多种类，包括 Socket、ServerSocket、DatagramSocket、URL 等。

二、TCP 编程详解

TCP（传输控制协议）是面向连接、可靠的协议。它通过在通信双方建立一个端到端的连接，确保数据的完整性和顺序性。TCP 协议通过三次握手建立连接，通过四次挥手断开连接，提供可靠的传输保障。

1. TCP 客户端编程

TCP 客户端通过 Socket 类与服务器建立连接。客户端首先指定目标主机的 IP 地址和端口号，然后通过调用 Socket 类的构造方法建立连接。

代码示例：

import java.io.*;
import java.net.*;public class TCPClient {public static void main(String[] args) {try {// 连接服务器Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8080);// 获取输出流OutputStream os = socket.getOutputStream();PrintWriter writer = new PrintWriter(os, true);writer.println("Hello Server!");// 获取输入流InputStream is = socket.getInputStream();BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));System.out.println("Server says: " + reader.readLine());// 关闭连接reader.close();writer.close();socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

2. TCP 服务器编程

TCP 服务器端通过 ServerSocket 类来监听来自客户端的连接请求。服务器需要通过 accept() 方法接受客户端连接，然后通过输入输出流与客户端进行通信。

代码示例：

import java.io.*;
import java.net.*;public class TCPServer {public static void main(String[] args) {try {// 创建服务器端 Socket，监听端口 8080ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);System.out.println("Server is waiting for client connection...");// 接受客户端连接Socket socket = serverSocket.accept();System.out.println("Client connected: " + socket.getInetAddress());// 获取输入流InputStream is = socket.getInputStream();BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));String message = reader.readLine();System.out.println("Client says: " + message);// 获取输出流OutputStream os = socket.getOutputStream();PrintWriter writer = new PrintWriter(os, true);writer.println("Hello Client!");// 关闭连接reader.close();writer.close();socket.close();serverSocket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}

三、UDP 编程详解

UDP（用户数据报协议）是一个无连接的协议，数据包的传输不保证顺序、可靠性或完整性。它通常用于实时性要求较高但对可靠性要求不高的应用，比如视频流、语音通信等。

1. UDP 客户端编程

UDP 客户端不需要建立连接，直接通过 DatagramSocket 类发送数据包。客户端通过 DatagramPacket 类封装数据，并将数据发送到指定的地址和端口。

代码示例：

import java.net.*;public class UDPClient {public static void main(String[] args) {try {// 创建 DatagramSocket 对象DatagramSocket socket = new DatagramSocket();// 创建数据报并发送String message = "Hello UDP Server!";DatagramPacket packet = new DatagramPacket(message.getBytes(), message.length(), InetAddress.getByName("127.0.0.1"), 9090);socket.send(packet);// 关闭连接socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

2. UDP 服务器编程

UDP 服务器通过 DatagramSocket 类监听端口，接收客户端发送的数据报。它接收到数据后，可以进行处理或返回响应数据。

代码示例：

import java.net.*;public class UDPServer {public static void main(String[] args) {try {// 创建 DatagramSocket 监听 9090 端口DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);byte[] buffer = new byte[1024];// 创建 DatagramPacket 接收客户端发送的数据DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);System.out.println("Waiting for client message...");// 接收数据socket.receive(packet);String message = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());System.out.println("Received from client: " + message);// 关闭连接socket.close();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}
}