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Java 网络编程详解：从基础到实战，彻底掌握 TCP/UDP、Socket、HTTP 网络通信

网友: 技术文档 2025-07-26 20:34:25

作为一名 Java 开发工程师，你一定在实际开发中遇到过需要与远程服务器通信、实现客户端/服务端架构、处理 HTTP 请求、构建分布式系统等场景。这时，Java 网络编程（Java Networking） 就成为你必须掌握的核心技能之一。

Java 提供了丰富的网络编程 API，从底层的 Socket 到高层的 URL、URLConnection、HttpURLConnection，再到现代的 HttpClient（Java 11+）、Netty 等，帮助开发者轻松实现网络通信。

本文将带你全面掌握：

  • 网络编程基础（IP、端口、协议、OSI 模型）
  • TCP 与 UDP 的区别与使用场景
  • Java 中的 Socket 编程（TCP/UDP）
  • 基于 HTTP 的网络通信（GET/POST 请求）
  • 使用 URL、URLConnection、HttpClient 实现网络请求
  • 多线程网络通信与服务器设计
  • 实战：构建 TCP 服务端/客户端、HTTP 请求处理、聊天程序、远程调用
  • 常见误区与最佳实践

并通过丰富的代码示例和真实项目场景讲解，帮助你写出更高效、更安全、结构更清晰的 Java 网络通信代码。

🧱 一、什么是网络编程？

✅ 网络编程定义：

网络编程是指程序通过网络与其他设备或程序进行数据交换的过程。它是实现分布式系统、客户端/服务端架构、远程通信、微服务等的基础。

✅ 常见术语：

术语 描述 IP 地址 网络中设备的唯一标识（如：192.168.1.1） 端口号 应用程序通信的“门”，0~65535 协议 通信双方约定的数据格式和规则（如 TCP、UDP、HTTP） Socket 网络通信的端点，是网络通信的基础 客户端/服务端（C/S） 客户端发起请求，服务端响应请求 OSI 七层模型 网络通信的分层模型（物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层、应用层）

🔍 二、TCP 与 UDP 的区别

对比项 TCP UDP 是否可靠 是（有确认机制） 否（无确认） 是否连接 是（三次握手） 否（无连接） 数据顺序 保证顺序 不保证顺序 传输效率 相对较低 高 适用场景 文件传输、网页请求、数据库通信 视频会议、游戏、广播通信 Java 类 Socket、ServerSocket DatagramSocket、DatagramPacket

🧠 三、Java 中的网络编程核心类

✅ 1. InetAddress：获取 IP 地址信息

InetAddress address = InetAddress.getByName(\"www.baidu.com\");System.out.println(\"IP地址：\" + address.getHostAddress());

✅ 2. Socket 和 ServerSocket：TCP 编程核心类

TCP 服务端示例：
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);System.out.println(\"服务端启动，等待连接...\");Socket socket = serverSocket.accept();BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));System.out.println(\"收到客户端消息：\" + reader.readLine());socket.close();serverSocket.close();
TCP 客户端示例：
Socket socket = new Socket(\"127.0.0.1\", 8888);PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);writer.println(\"Hello Server\");socket.close();

✅ 3. DatagramSocket 和 DatagramPacket：UDP 编程核心类

UDP 接收端示例：
DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);byte[] buffer = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);socket.receive(packet);System.out.println(\"收到消息：\" + new String(packet.getData(), 0, packet.getLength()));socket.close();
UDP 发送端示例：
DatagramSocket socket = new DatagramSocket();String msg = \"Hello UDP Server\";InetAddress address = InetAddress.getByName(\"127.0.0.1\");DatagramPacket packet = new DatagramPacket(msg.getBytes(), msg.length(), address, 9999);socket.send(packet);socket.close();

✅ 4. URL、URLConnection：处理 HTTP 请求

URL url = new URL(\"https://www.baidu.com\");HttpURLConnection connection = (HttpURLConnection) url.openConnection();connection.setRequestMethod(\"GET\");BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(connection.getInputStream()));String line;while ((line = reader.readLine()) != null) { System.out.println(line);}reader.close();

✅ 5. HttpClient（Java 11+）：现代 HTTP 客户端

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder() .uri(URI.create(\"https://www.baidu.com\")) .build();HttpResponse response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println(response.body());

🧪 四、网络编程实战应用场景

场景1：构建 TCP 聊天程序（多线程）

// 服务端new Thread(() -> { try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) { while (true) { Socket socket = serverSocket.accept(); new Thread(() -> { try (BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()))) {  String line;  while ((line = reader.readLine()) != null) { System.out.println(\"收到消息：\" + line);  } } catch (IOException e) {  e.printStackTrace(); } }).start(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }}).start();// 客户端Socket socket = new Socket(\"127.0.0.1\", 8888);PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);writer.println(\"你好，服务器！\");

场景2：模拟 HTTP 请求发送数据（如登录）

HttpClient client = HttpClient.newHttpClient();HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder() .uri(URI.create(\"https://example.com/login\")) .header(\"Content-Type\", \"application/x-www-form-urlencoded\") .POST(HttpRequest.BodyPublishers.ofString(\"username=admin&password=123456\")) .build();HttpResponse response = client.send(request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString());System.out.println(\"响应码：\" + response.statusCode());System.out.println(\"响应内容：\" + response.body());

场景3：实现远程调用（RPC）基础框架

// 客户端发送方法调用Socket socket = new Socket(\"127.0.0.1\", 8888);ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());out.writeObject(new RpcRequest(\"sayHello\", new Object[]{\"Java\"}));// 服务端接收请求并处理ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(socket.getInputStream());RpcRequest request = (RpcRequest) in.readObject();Object result = invoke(request);ObjectOutputStream out = new ObjectOutputStream(socket.getOutputStream());out.writeObject(result);

🧱 五、网络编程最佳实践

实践 描述 显式关闭网络资源 使用 try-with-resources 或 finally 块关闭 socket、流 设置超时时间 避免长时间阻塞，如 socket.setSoTimeout(3000) 使用多线程处理并发请求 服务端应为每个连接创建新线程或使用线程池 使用缓冲流提高效率 如 BufferedReader、BufferedWriter 使用协议封装通信数据 自定义协议头、长度、内容，避免粘包 使用 JSON 或 XML 传输结构化数据 更易维护、兼容性强 使用日志记录网络通信 方便排查问题 使用异常处理机制 捕获 IOException、UnknownHostException 等 使用 NIO 提升性能 如 java.nio.channels.SocketChannel 使用 Netty 构建高性能网络应用 更高级的网络通信框架

🚫 六、常见误区与注意事项

误区 正确做法 忘记关闭 socket 使用 try-with-resources 自动关闭 不设置超时 导致程序挂起，应设置连接和读取超时 不处理异常 必须捕获并处理网络异常 不使用缓冲流 导致频繁 IO 操作，效率低 忽略协议设计 导致粘包、拆包问题，应设计协议头 使用字节流直接转字符串 应使用 InputStreamReader 指定编码 忽略并发处理 服务端应支持多线程或 NIO 不使用日志记录通信 难以排查问题，应记录请求和响应 使用 InetAddress.getLocalHost() 获取公网 IP 应使用第三方服务获取公网 IP 不使用 JSON/XML 传输数据 应结构化传输，避免字符串拼接

📊 七、总结：Java 网络编程核心知识点一览表

内容 说明 网络编程基础 IP、端口、协议、TCP/UDP Java 网络类 Socket、ServerSocket、DatagramSocket、URL、HttpClient TCP 编程 客户端/服务端模型，多线程处理 UDP 编程 无连接通信，适合广播和实时传输 HTTP 请求 使用 URLConnection、HttpClient 实现 实际应用 聊天程序、远程调用、HTTP 请求、网络爬虫 最佳实践 显式关闭资源、设置超时、多线程、协议设计 注意事项 避免粘包、异常处理、日志记录

📎 八、附录：Java 网络编程常用技巧速查表

技巧 示例 获取本机 IP 地址 InetAddress.getLocalHost().getHostAddress() 获取网页 HTML 内容 new URL(\"https://www.baidu.com\").openStream() 发送 POST 请求 HttpClient + HttpRequest.BodyPublishers.ofString() 设置连接超时 socket.setSoTimeout(5000) 使用缓冲流 new BufferedReader(new InputStreamReader(...)) 发送 JSON 数据 HttpRequest.BodyPublishers.ofString(json) 解析响应 JSON 使用 Jackson 或 Gson 使用线程池处理客户端连接 ExecutorService 处理每个 socket 连接 使用 Netty 构建高性能网络应用 NettyServerBootstrap 使用 NIO 实现非阻塞通信 Selector + SocketChannel

如果你希望系统回顾 Java 网络编程的核心知识与实战技巧，这篇文章将为你提供完整的知识体系和实用的编程技巧。

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