Java Socket编程：TCP与UDP详解

Java Socket编程是网络编程中的重要组成部分，主要用于实现客户端与服务器之间的通信。Socket是TCP/IP协议栈上应用层与传输层（TCP或UDP）之间的接口，提供了进程间通信的能力，允许不同计算机上的应用程序通过网络交换数据。 一、网络编程基本概念 在进行Java Socket编程时，首先要理解网络编程中的两个关键问题： 1. 主机定位：这主要由IP层负责，通过IP地址可以唯一标识互联网上的主机。 2. 数据传输：TCP层提供了面向应用的可靠数据传输（TCP）和不可靠数据传输（UDP）机制。 二、客户机/服务器（C/S）架构 在网络编程中，常见的模型是C/S架构。在这种模型中，服务器程序持续运行并监听特定端口，等待客户端的连接请求。一旦客户端发起连接，服务器会创建一个新的服务进程来处理该请求，并保持监听状态，以便处理后续的连接请求。客户端则在需要服务时主动向服务器发起连接申请。 三、传输协议：TCP与UDP 1. TCP（传输控制协议）：这是一个面向连接的协议，提供全双工通信。在数据传输前，发送方和接收方的Socket必须建立连接。TCP保证了数据的顺序性和可靠性，即使在网络不稳定的情况下，也能确保数据的正确传输。然而，这种可靠性是以牺牲部分效率为代价的，因为TCP需要进行三次握手建立连接，四次挥手断开连接，以及数据传输过程中的确认和重传机制。 2. UDP（用户数据报协议）：UDP是无连接的，每个数据报包含完整的源和目标地址，可以直接发送，无需预先建立连接。UDP数据报的大小有限制，通常不超过64KB。由于UDP不保证数据的顺序、完整性和可靠性，适用于实时性要求高但对数据完整性要求较低的应用，如在线视频和语音通话。 四、TCP与UDP的比较 - TCP提供可靠的数据传输，适合需要确保数据准确无误到达的应用场景。 - UDP速度快，延迟低，适用于实时通信和对速度敏感的应用，但可能丢失数据或接收到乱序的数据。 - TCP需要建立连接，UDP则直接发送数据，无需连接。 - TCP的数据传输有大小限制，UDP的数据报大小固定。 五、Java Socket编程 在Java中，使用`java.net.Socket`类和`java.net.ServerSocket`类进行Socket编程。`ServerSocket`用于服务器端，监听指定端口并接受连接请求；`Socket`用于客户端，用来建立连接并发送/接收数据。编程时，需要处理异常，保证连接的建立、数据的读写和连接的关闭。 六、Java Socket编程实例 服务器端创建`ServerSocket`，监听特定端口，然后调用`accept()`方法等待客户端连接。客户端创建`Socket`，指定服务器的IP和端口，调用`connect()`方法建立连接。连接建立后，双方可以通过`Socket`的输入输出流进行数据交换。完成后，需关闭`Socket`和`ServerSocket`。 总结，Java Socket编程是基于TCP/IP协议的网络编程方式，涵盖了网络通信的基本原理和两种主要的传输协议。通过Java Socket，开发者可以构建可靠的客户端-服务器应用程序，满足各种网络通信需求。