Java 网络编程：Socket 套接字基础与实现

本文介绍 Java 网络编程基础，涵盖 Socket 套接字概念及 TCP/UDP 协议区别。详细讲解了 DatagramSocket 和 DatagramPacket 用于 UDP 编程，以及 ServerSocket 和 Socket 用于 TCP 编程。通过回显服务器和客户端的代码示例，演示了如何构建基于 UDP 和 TCP 的网络通信程序，并包含线程池处理并发连接的最佳实践。

赛博行者发布于 2026/3/30更新于 2026/4/131 浏览

1. 网络编程基础

为什么要进行网络编程呢？我们进行网络通信就是为了获取丰富的网络资源。通过网络，我们可以访问世界上成千上万的人制作的网络资源，甚至看到一辈子都看不到的景色。这些资源本质上都是二进制资源或者是文本资源，我们通过网络可以让很多人来访问，这就是网络编程。

**网络编程的概念：**网络上的主机，通过不同的进程，以编程的方式实现网络通信；

同一个主机下的不同进程实现网络通信也是网络编程；

网络编程的基本概念：

**接收端：**数据接收端进程，目标主机；
**发送端：**数据发送端进程，源主机；
**收发端：**发送接收两端；
**请求：**请求数据的发送；
**响应：**响应数据的发送；
**服务端：**提供服务的一方，返回服务资源；
**客户端：**获取服务的一方；

2. Socket 套接字

Socket 就是套接字，是由系统提供用于网络通信的技术，是基于 TCP/IP 协议的网络通信的基本单元，基于 Socket 套接字的网络程序开发就是网络编程；

Socket 套接字主要针对传输层协议划分为三类（本文重点讲解两个核心协议）：

**TCP：**有连接，可靠传输，面向字节流，全双工；
**UDP：**无连接，不可靠传输，面向数据报，全双工；

这里的有连接和无连接都是抽象的概念，虚拟上的连接。

TCP 协议保存了对端的信息，A 和 B 通信，A 和 B 先建立连接，A 保存了 B 的信息，B 也保存了 A 的信息，他们彼此都知道谁与自己建立的连接，而 UDP 不保存对方的信息；

可靠传输和不可靠传输是什么呢？

网络上，数据的传输是会发生丢包的情况的，可能会受到外界的干扰，那么可靠传输就能避免这样的丢包吗？事实上是不能的，可靠传输只是保证尽可能提高传输成功的概率，如果出现了丢包，也能感知到。不可靠传输的话就是把数据发送之后就不管了。那么这样的话我们就使用可靠传输就好了呀，还要 UDP 干嘛呢？凡是必有代价，UDP 的话速度会更快；

面向字节流和面向数据报呢？

**面向字节流：**读写数据的时候，以字节为单位；
**面向数据报：**读写数据的时候，以一个数据报为单位；

全双工和半双工呢？

**全双工：**一个通信联络，能读也能写；
**半双工：**只支持单向通信，要么读，要么写；

我们使用 Socket API 来进行网络编程，我们之前提到计算机中的'文件'有狭义和广义的概念，硬件设备可以抽象成文件，统一管理；电脑上的网卡就是 Socket 文件；

3. UDP 数据报套接字编程

我们先来介绍 UDP 需要的 API：

DatagramSocket

UDP 的 Socket 用于接收和发送 UDP 数据报；

构造方法：

方法签名	方法说明
DatagramSocket()	创建一个 UDP 数据报套接字的 Socket，绑定到本机任意一个端口，一般用于客户端
DatagramSocket(int port)	创建一个 UDP 数据报套接字的 Socket，绑定到本机指定的端口，一般用于服务端

方法：

方法签名	方法说明
void receive(DatagramPacket p)	从此套接字接收数据报，如果没有收到数据报就会阻塞等待；
void send(DatagramPacket p)	从此套接字发送数据报，不会阻塞等待，直接发送；
void close()	关闭此数据报套接字

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方法签名	方法说明
DatagramPacket(byte[] bytes, int length)	构造一个 DatagramPacket 用来接收数据报，接收的数据保存在字节数组中，接收指定的长度
DatagramPacket(byte[] bytes, int offset, int length, SocketAddress address)	构造一个 DatagramPacket 用来发送数据报，发送的数据为字节数组，从 0 开始，到指定长度，address 指定目的主机的 IP 和端口号

方法签名	方法说明
InetAddress getAddress()	从接收的数据报中，获取发送端主机 IP；或者从发送的数据报中，获取接收端主机 IP；
int getPort()	从接收的数据报中，获取接收端主机的端口号；或者从发送的数据报中，获取发送端主机的端口号；
byte[] getData()	获取数据报中的数据；
getSocketAddress()	直接获取到当前数据报的 IP 和端口号；

方法签名	方法说明
ServerSocket(int port)	创建一个服务端流套接字 Socket，并绑定到指定端口

方法签名	方法说明
Socket accept()	开始监听指定端口（创建时绑定的端口），有客户端连接后，返回一个服务端 Socket 对象，并基于该 Socket 建立与客户端的连接，否则阻塞等待；
void close()	关闭此套接字；

方法签名	方法说明
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；

方法签名	方法说明
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

import java.io.IOException; import java.io.InputStream; import java.io.OutputStream; import java.io.PrintWriter; import java.net.ServerSocket; import java.net.Socket; import java.util.Scanner; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class TcpEchoServer { private ServerSocket serverSocket = null; public TcpEchoServer(int port) throws IOException { serverSocket = new ServerSocket(port); } public void start() throws IOException { System.out.println("启动服务器"); ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); while (true) { Socket socketClient = serverSocket.accept(); executorService.submit(() -> { try { processConnection(socketClient); } catch (IOException e) { throw new RuntimeException(e); } }); } } public void processConnection(Socket socketClient) throws IOException { System.out.println("客户端上线" + socketClient.getInetAddress() + ":" + socketClient.getPort()); try (InputStream inputStream = socketClient.getInputStream(); OutputStream outputStream = socketClient.getOutputStream()) { Scanner scanner = new Scanner(inputStream); PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream); while (true) { if (!scanner.hasNext()) { System.out.println("客户端下线" + socketClient.getInetAddress() + ":" + socketClient.getPort()); break; } String request = scanner.nextLine(); String response = process(request); printWriter.println(response); printWriter.flush(); System.out.printf("[%s:%d] req: %s, resp: %s\n", socketClient.getInetAddress(), socketClient.getPort(), request, response); } } } public String process(String request) { return request; } public static void main(String[] args) throws IOException { TcpEchoServer tcpEchoServer = new TcpEchoServer(9090); tcpEchoServer.start(); } }

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