⭐ 题目日期：

腾讯 - 2024/12/20

📝 题解：

Java 提供了基于 java.net 包的套接字 API，支持 TCP（面向连接）和 UDP（无连接）协议的网络通信。以下是核心类和关键 API 的详细说明：

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一、TCP 套接字（面向连接）

1. 服务端（ServerSocket）

步骤：创建服务端套接字 → 监听连接 → 处理客户端请求 → 关闭资源。 核心类：ServerSocket、Socket、InputStream/OutputStream。

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

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建服务端套接字，监听端口 8888
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {
            System.out.println("Server started, waiting for clients...");
            
            // 2. 接受客户端连接（阻塞等待）
            Socket clientSocket = serverSocket.accept();
            System.out.println("Client connected: " + clientSocket.getInetAddress());
            
            // 3. 获取输入输出流
            BufferedReader in = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(
                clientSocket.getOutputStream(), true);
            
            // 4. 读取客户端数据并回传
            String request;
            while ((request = in.readLine()) != null) {
                System.out.println("Received: " + request);
                out.println("Echo: " + request); // 发送响应
            }
        }
    }
}

2. 客户端（Socket）

步骤：连接服务端 → 发送数据 → 接收响应 → 关闭资源。 核心类：Socket、InputStream/OutputStream。

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

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 连接服务端（IP: 127.0.0.1, Port: 8888）
        try (Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888)) {
            System.out.println("Connected to server");
            
            // 2. 获取输入输出流
            BufferedReader in = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(
                socket.getOutputStream(), true);
            
            // 3. 发送数据并接收响应
            out.println("Hello Server!"); // 发送请求
            String response = in.readLine();
            System.out.println("Server response: " + response);
        }
    }
}

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二、UDP 套接字（无连接）

1. 服务端与客户端（DatagramSocket）

核心类：DatagramSocket、DatagramPacket（数据包）。 步骤：创建套接字 → 发送/接收数据包 → 关闭资源。

import java.net.*;

public class UDPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建 UDP 套接字，监听端口 9999
        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999)) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            
            // 2. 接收数据包
            DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
            socket.receive(packet); // 阻塞等待
            String message = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
            System.out.println("Received: " + message);
            
            // 3. 发送响应
            InetAddress clientAddress = packet.getAddress();
            int clientPort = packet.getPort();
            String response = "Echo: " + message;
            byte[] responseData = response.getBytes();
            DatagramPacket responsePacket = new DatagramPacket(
                responseData, responseData.length, clientAddress, clientPort);
            socket.send(responsePacket);
        }
    }
}

import java.net.*;

public class UDPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1. 创建 UDP 套接字（无需指定端口）
        try (DatagramSocket socket = new DatagramSocket()) {
            InetAddress serverAddress = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
            String message = "Hello Server!";
            byte[] data = message.getBytes();
            
            // 2. 发送数据包到服务端（端口 9999）
            DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(
                data, data.length, serverAddress, 9999);
            socket.send(sendPacket);
            
            // 3. 接收响应
            byte[] buffer = new byte[1024];
            DatagramPacket receivePacket = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
            socket.receive(receivePacket); // 阻塞等待
            String response = new String(receivePacket.getData(), 0, receivePacket.getLength());
            System.out.println("Server response: " + response);
        }
    }
}

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三、关键 API 说明

1. TCP 相关

类/方法	说明
ServerSocket(int port)	创建服务端套接字，绑定指定端口。
Socket.accept()	监听并接受客户端连接（阻塞），返回 Socket 对象。
Socket.getInputStream()	获取输入流（接收数据）。
Socket.getOutputStream()	获取输出流（发送数据）。

2. UDP 相关

类/方法	说明
DatagramSocket(int port)	创建 UDP 套接字，绑定指定端口（服务端）。
DatagramSocket()	创建未绑定的 UDP 套接字（客户端）。
DatagramPacket(byte[] buf, int length)	创建接收数据包。
DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)	创建发送数据包。

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四、注意事项

1. 资源释放：
   • 使用 try-with-resources（Java 7+）自动关闭 Socket、ServerSocket 和流。
   • 手动调用 close() 确保释放端口和连接。
2. 异常处理：
   • 所有网络操作可能抛出 IOException，需捕获或声明抛出。
3. 性能优化：
   • 多线程：TCP 服务端需为每个客户端连接创建新线程，避免阻塞主线程。
   • 缓冲区大小：UDP 数据包大小受网络 MTU 限制（通常 ≤ 1500 字节）。

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五、扩展：NIO 非阻塞套接字

Java NIO（java.nio 包）提供非阻塞 IO 模型，适合高并发场景。核心类：

• Selector：多路复用器，监听多个通道事件。
• SocketChannel：TCP 通道。
• DatagramChannel：UDP 通道。

示例片段（NIO TCP 服务端）：

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8888));
serverChannel.configureBlocking(false);
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 注册 Accept 事件

while (true) {
    selector.select(); // 阻塞直到有事件就绪
    Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
    for (SelectionKey key : keys) {
        if (key.isAcceptable()) {
            // 处理新连接
        } else if (key.isReadable()) {
            // 处理读数据
        }
    }
    keys.clear();
}

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总结

Java 套接字 API 提供了灵活的网络通信能力：

• TCP：可靠传输，适合文件传输、HTTP 等场景。
• UDP：低延迟，适合实时音视频、游戏等场景。
• 关键点：正确处理 IO 流、资源释放和异常，根据需求选择阻塞或非阻塞模型。