Java网络编程概述

Java网络编程是使用Java语言实现网络通信的技术，它允许应用程序通过网络交换数据。作为Java核心技术之一，网络编程涉及套接字（Socket）、URL处理、协议实现等关键概念，是构建分布式系统的基础。

核心概念[编辑 | 编辑源代码]

网络通信基础[编辑 | 编辑源代码]

Java网络编程基于以下核心模型：

OSI七层模型：Java主要工作在传输层（TCP/UDP）和应用层（HTTP/FTP）
客户端-服务器架构：典型的请求-响应模式

关键API包[编辑 | 编辑源代码]

Java提供以下核心包支持网络编程：

java.net - 基础网络类（Socket、URL）
java.nio - 非阻塞I/O（Channel、Selector）
javax.net.ssl - 安全通信

通信协议实现[编辑 | 编辑源代码]

TCP套接字编程[编辑 | 编辑源代码]

TCP提供可靠的、面向连接的通信：

// 服务器端示例
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
out.println("Hello Client!");

// 客户端示例
Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
BufferedReader in = new BufferedReader(
    new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
System.out.println("Server says: " + in.readLine());

输入输出说明： 1. 服务器监听8080端口 2. 客户端连接后发送"Hello Client!" 3. 客户端接收并打印消息

UDP数据报编程[编辑 | 编辑源代码]

UDP提供无连接的快速通信：

// 发送端
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
byte[] buffer = "UDP Message".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(
    buffer, buffer.length, InetAddress.getByName("localhost"), 9090);
socket.send(packet);

// 接收端
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9090);
byte[] buffer = new byte[256];
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
socket.receive(packet);
System.out.println("Received: " + new String(packet.getData()));

高级特性[编辑 | 编辑源代码]

非阻塞I/O（NIO）[编辑 | 编辑源代码]

Java NIO使用通道(Channel)和缓冲区(Buffer)实现高效通信：

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false);
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

性能考量[编辑 | 编辑源代码]

网络编程需注意：

吞吐量计算： $吞吐量 = \frac{传输数据量}{传输时间}$
线程模型选择（单线程/线程池/Reactor模式）
缓冲区大小优化

实际应用案例[编辑 | 编辑源代码]

即时通讯系统[编辑 | 编辑源代码]

典型实现架构： 1. 客户端使用Socket连接服务器 2. 服务器维护连接池 3. 消息通过TCP可靠传输

网络文件传输[编辑 | 编辑源代码]

实现流程： 1. 建立控制连接（指令通道） 2. 建立数据连接（文件传输） 3. 校验文件完整性（MD5/SHA校验）

安全注意事项[编辑 | 编辑源代码]

始终验证输入数据
使用SSL/TLS加密敏感通信
防范常见攻击（DDoS、中间人攻击）

// 安全套接字示例
SSLSocketFactory factory = (SSLSocketFactory)SSLSocketFactory.getDefault();
SSLSocket socket = (SSLSocket)factory.createSocket("example.com", 443);

学习路径建议[编辑 | 编辑源代码]

1. 先掌握基础Socket编程 2. 理解协议差异（TCP vs UDP） 3. 学习NIO提高性能 4. 研究网络框架（Netty、Grizzly）

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