Java网络编程基础: Socket与NIO

# 1. Java网络编程概述

## 1.1 什么是网络编程

网络编程是指利用计算机网络进行数据传输和通信的程序开发技术。它涉及到利用各种网络协议和通信技术来实现应用程序之间的数据交换，包括客户端和服务器之间的通信，以及对网络上其他设备的访问和操作。

## 1.2 Java网络编程概览

Java是一种广泛使用的编程语言，也提供了丰富的网络编程相关的API，使得网络编程变得相对简单。Java提供了Socket编程和Java NIO两种主要的网络编程方式。

- Socket编程：基于传统的阻塞IO模型，使用套接字(Socket)进行数据传输，支持TCP和UDP协议。
- Java NIO：基于新的非阻塞IO模型，引入了Buffer、Channel和Selector等新的概念，提供了更高效的IO操作方式。

## 1.3 网络编程的重要性

网络编程在现代软件开发中扮演着重要的角色，其重要性体现在以下几个方面：

- 分布式计算：网络编程使得不同的计算机可以通过网络连接进行通信和协同工作，实现分布式计算，提高系统的可伸缩性和性能。
- 互联网应用：网络编程支持基于互联网的应用开发，如Web应用、移动应用等，使得应用程序能够与远程服务器进行交互，并获取所需的数据。
- 客户端-服务器模型：网络编程为客户端-服务器模型提供了技术支持，使得多个客户端能够同时连接到服务器，并发送请求获取服务。

# 2. 了解Socket编程

### 2.1 Socket编程基础

在进行网络编程时，Socket是一种重要的通信机制。它是应用层与网络层之间的接口，可以使不同的计算机通过网络进行通信。Socket编程可以基于传输层的TCP/IP协议或者UDP协议进行通信。

### 2.2 TCP与UDP协议

在Socket编程中，常用的传输层协议有TCP（Transmission Control Protocol）和UDP（User Datagram Protocol）。

- TCP是一种可靠的、面向连接的协议。它确保数据的完整性、顺序性和可靠性。
- UDP是一种不可靠的、面向无连接的协议。它不保证数据的可靠性和顺序性，但是速度较快。

### 2.3 实例：创建一个简单的Socket服务器与客户端

接下来，我们将通过一个简单的实例来演示Socket编程的基本用法，创建一个Socket服务器和一个Socket客户端。

#### 2.3.1 创建Socket服务器

下面是一个Java示例代码，用于创建一个基于TCP协议的Socket服务器：

import java.io.*;
import java.net.*;

public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个ServerSocket对象，指定端口号
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
            System.out.println("Server started...");

            // 等待客户端的连接
            Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("Client connected: " + socket.getInetAddress());

            // 获取输入流和输出流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

            // 读取客户端发送的数据
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
            String message = reader.readLine();
            System.out.println("Received message from client: " + message);

            // 向客户端发送响应
            PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);
            writer.println("Hello client!");
            writer.flush();

            // 关闭Socket连接
            socket.close();
            serverSocket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

#### 2.3.2 创建Socket客户端

下面是一个Java示例代码，用于创建一个基于TCP协议的Socket客户端：

import java.io.*;
import java.net.*;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 创建一个Socket对象，指定服务器的IP地址和端口号
            Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
            System.out.println("Connected to server...");

            // 获取输入流和输出流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();

            // 向服务器发送数据
            PrintWriter writer = new PrintWriter(outputStream);
            writer.println("Hello server!");
            writer.flush();
            // 读取服务器的响应
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
            String message = reader.readLine();
            System.out.println("Received message from server: " + message);

            // 关闭Socket连接
            socket.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上述示例中，我们首先创建了一个基于TCP协议的Socket服务器，指定了服务器端口号为8888。然后，我们通过`ServerSocket`类的`accept()`方法等待客户端的连接，并获取与客户端通信所需的输入流和输出流。

在客户端中，我们创建了一个基于TCP协议的Socket对象，指定了服务器的IP地址和端口号。然后，我们同样获取输入流和输出流，并通过`PrintWriter`类的`println()`方法向服务器发送数据。

当服务器接收到客户端发送的数据后，将会打印在控制台上，并向客户端发送一个简单的响应。客户端接收到服务器的响应后，同样打印在控制台上。

通过上述实例，我们可以简单了解Socket编程的基础概念和用法。

总结：