第一篇：
在这篇文章里，我们主要讨论如何使用Java实现网络通信，包括TCP通信、UDP通信、多播以及NIO。
TCP连接
TCP的基础是Socket，在TCP连接中，我们会使用ServerSocket和Socket，当客户端和服务器建立连接以后，剩下的基本就是对I/O的控制了。
我们先来看一个简单的TCP通信，它分为客户端和服务器端。
客户端代码如下：
简单的TCP客户端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class SimpleTcpClient { 4 5 public static void main(String[] args) throws IOException 6 { 7 Socket socket = null; 8 BufferedReader br = null; 9 PrintWriter pw = null;10 BufferedReader brTemp = null;11 try12 {13 socket = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 5678);14 br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));15 pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());16 brTemp = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));17 while(true)18 {19 String line = brTemp.readLine();20 pw.println(line);21 pw.flush();22 if (line.equals("end")) break;23 System.out.println(br.readLine());24 }25 }26 catch(Exception ex)27 {28 System.err.println(ex.getMessage());29 }30 finally31 {32 if (socket != null) socket.close();33 if (br != null) br.close();34 if (brTemp != null) brTemp.close();35 if (pw != null) pw.close();36 }37 }38 } 服务器端代码如下：
简单版本TCP服务器端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class SimpleTcpServer { 4 5 public static void main(String[] args) throws IOException 6 { 7 ServerSocket server = null; 8 Socket client = null; 9 BufferedReader br = null;10 PrintWriter pw = null;11 try12 {13 server = new ServerSocket(5678);14 client = server.accept();15 br = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));16 pw = new PrintWriter(client.getOutputStream());17 while(true)18 {19 String line = br.readLine();20 pw.println("Response:" + line);21 pw.flush();22 if (line.equals("end")) break;23 }24 }25 catch(Exception ex)26 {27 System.err.println(ex.getMessage());28 }29 finally30 {31 if (server != null) server.close();32 if (client != null) client.close();33 if (br != null) br.close();34 if (pw != null) pw.close();35 }36 }37 } 这里的服务器的功能非常简单，它接收客户端发来的消息，然后将消息“原封不动”的返回给客户端。当客户端发送“end”时，通信结束。
上面的代码基本上勾勒了TCP通信过程中，客户端和服务器端的主要框架，我们可以发现，上述的代码中，服务器端在任何时刻，都只能处理来自客户端的一个请求，它是串行处理的，不能并行，这和我们印象里的服务器处理方式不太相同，我们可以为服务器添加多线程，当一个客户端的请求进入后，我们就创建一个线程，来处理对应的请求。
改善后的服务器端代码如下：
多线程版本的TCP服务器端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class SmartTcpServer { 4 public static void main(String[] args) throws IOException 5 { 6 ServerSocket server = new ServerSocket(5678); 7 while(true) 8 { 9 Socket client = server.accept();10 Thread thread = new ServerThread(client);11 thread.start();12 }13 }14 }15 16 class ServerThread extends Thread17 {18 private Socket socket = null;19 20 public ServerThread(Socket socket)21 {22 this.socket = socket;23 }24 25 public void run() {26 BufferedReader br = null;27 PrintWriter pw = null;28 try29 {30 br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));31 pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream());32 while(true)33 {34 String line = br.readLine();35 pw.println("Response:" + line);36 pw.flush();37 if (line.equals("end")) break;38 }39 }40 catch(Exception ex)41 {42 System.err.println(ex.getMessage());43 }44 finally45 {46 if (socket != null)47 try {48 socket.close();49 } catch (IOException e1) {50 e1.printStackTrace();51 }52 if (br != null)53 try {54 br.close();55 } catch (IOException e) {56 e.printStackTrace();57 }58 if (pw != null) pw.close();59 }60 }61 } 修改后的服务器端，就可以同时处理来自客户端的多个请求了。
在编程的过程中，我们会有“资源”的概念，例如数据库连接就是一个典型的资源，为了提升性能，我们通常不会直接销毁数据库连接，而是使用数据库连接池的方式来对多个数据库连接进行管理，已实现重用的目的。对于Socket连接来说，它也是一种资源，当我们的程序需要大量的Socket连接时，如果每个连接都需要重新建立，那么将会是一件非常没有效率的做法。
和数据库连接池类似，我们也可以设计TCP连接池，这里的思路是我们用一个数组来维持多个Socket连接，另外一个状态数组来描述每个Socket连接是否正在使用，当程序需要Socket连接时，我们遍历状态数组，取出第一个没被使用的Socket连接，如果所有连接都在使用，抛出异常。这是一种很直观简单的“调度策略”，在很多开源或者商业的框架中（Apache/Tomcat），都会有类似的“资源池”。
TCP连接池的代码如下：
一个简单的TCP连接池 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class TcpConnectionPool { 4 5 private InetAddress address = null; 6 private int port; 7 private Socket[] arrSockets = null; 8 private boolean[] arrStatus = null; 9 private int count;10 11 public TcpConnectionPool(InetAddress address, int port, int count)12 {13 this.address = address;14 this.port = port;15 this .count = count;16 arrSockets = new Socket[count];17 arrStatus = new boolean[count];18 19 init();20 }21 22 private void init()23 {24 try25 {26 for (int i = 0; i < count; i++)27 {28 arrSockets[i] = new Socket(address.getHostAddress(), port);29 arrStatus[i] = false;30 }31 }32 catch(Exception ex)33 {34 System.err.println(ex.getMessage());35 }36 }37 38 public Socket getConnection()39 {40 if (arrSockets == null) init();41 int i = 0;42 for(i = 0; i < count; i++)43 {44 if (arrStatus[i] == false) 45 {46 arrStatus[i] = true;47 break;48 }49 }50 if (i == count) throw new RuntimeException("have no connection availiable for now.");51 52 return arrSockets[i];53 }54 55 public void releaseConnection(Socket socket)56 {57 if (arrSockets == null) init();58 for (int i = 0; i < count; i++)59 {60 if (arrSockets[i] == socket)61 {62 arrStatus[i] = false;63 break;64 }65 }66 }67 68 public void reBuild()69 {70 init();71 }72 73 public void destory()74 {75 if (arrSockets == null) return;76 77 for(int i = 0; i < count; i++)78 {79 try80 {81 arrSockets[i].close();82 }83 catch(Exception ex)84 {85 System.err.println(ex.getMessage());86 continue;87 }88 }89 }90 } UDP连接
UDP是一种和TCP不同的连接方式，它通常应用在对实时性要求很高，对准确定要求不高的场合，例如在线视频。UDP会有“丢包”的情况发生，在TCP中，如果Server没有启动，Client发消息时，会报出异常，但对UDP来说，不会产生任何异常。
UDP通信使用的两个类时DatagramSocket和DatagramPacket，后者存放了通信的内容。
下面是一个简单的UDP通信例子，同TCP一样，也分为Client和Server两部分，Client端代码如下：
UDP通信客户端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class UdpClient { 4 5 public static void main(String[] args) 6 { 7 try 8 { 9 InetAddress host = InetAddress.getLocalHost();10 int port = 5678;11 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));12 while(true)13 {14 String line = br.readLine();15 byte[] message = line.getBytes();16 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(message, message.length, host, port);17 DatagramSocket socket = new DatagramSocket();18 socket.send(packet);19 socket.close();20 if (line.equals("end")) break;21 }22 br.close();23 }24 catch(Exception ex)25 {26 System.err.println(ex.getMessage());27 }28 }29 } Server端代码如下：
UDP通信服务器端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class UdpServer { 4 5 public static void main(String[] args) 6 { 7 try 8 { 9 int port = 5678;10 DatagramSocket dsSocket = new DatagramSocket(port);11 byte[] buffer = new byte[1024];12 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);13 while(true)14 {15 dsSocket.receive(packet);16 String message = new String(buffer, 0, packet.getLength());17 System.out.println(packet.getAddress().getHostName() + ":" + message);18 if (message.equals("end")) break;19 packet.setLength(buffer.length);20 }21 dsSocket.close();22 }23 catch(Exception ex)24 {25 System.err.println(ex.getMessage());26 }27 }28 } 这里，我们也假设和TCP一样，当Client发出“end”消息时，认为通信结束，但其实这样的设计不是必要的，Client端可以随时断开，并不需要关心Server端状态。
多播（Multicast）
多播采用和UDP类似的方式，它会使用D类IP地址和标准的UDP端口号，D类IP地址是指224.0.0.0到239.255.255.255之间的地址，不包括224.0.0.0。
多播会使用到的类是MulticastSocket，它有两个方法需要关注：joinGroup和leaveGroup。
下面是一个多播的例子，Client端代码如下：
多播通信客户端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class MulticastClient { 4 5 public static void main(String[] args) 6 { 7 BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); 8 try 9 {10 InetAddress address = InetAddress.getByName("230.0.0.1");11 int port = 5678;12 while(true)13 {14 String line = br.readLine();15 byte[] message = line.getBytes();16 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(message, message.length, address, port);17 MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket();18 multicastSocket.send(packet);19 if (line.equals("end")) break;20 }21 br.close();22 }23 catch(Exception ex)24 {25 System.err.println(ex.getMessage());26 }27 }28 } 服务器端代码如下：
多播通信服务器端 1 import java.net.*; 2 import java.io.*; 3 public class MulticastServer { 4 5 public static void main(String[] args) 6 { 7 int port = 5678; 8 try 9 {10 MulticastSocket multicastSocket = new MulticastSocket(port);11 InetAddress address = InetAddress.getByName("230.0.0.1");12 multicastSocket.joinGroup(address);13 byte[] buffer = new byte[1024];14 DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);15 while(true)16 {17 multicastSocket.receive(packet);18 String message = new String(buffer, packet.getLength());19 System.out.println(packet.getAddress().getHostName() + ":" + message);20 if (message.equals("end")) break;21 packet.setLength(buffer.length);22 }23 multicastSocket.close();24 }25 catch(Exception ex)26 {27 System.err.println(ex.getMessage());28 }29 }30 } NIO（New IO）
NIO是JDK1.4引入的一套新的IO API，它在缓冲区管理、网络通信、文件存取以及字符集操作方面有了新的设计。对于网络通信来说，NIO使用了缓冲区和通道的概念。
下面是一个NIO的例子，和我们上面提到的代码风格有很大的不同。
NIO例子 1 import java.io.*; 2 import java.nio.*; 3 import java.nio.channels.*; 4 import java.nio.charset.*; 5 import java.net.*; 6 public class NewIOSample { 7 8 public static void main(String[] args) 9 {10 String host="127.0.0.1";11 int port = 5678;12 SocketChannel channel = null;13 try14 {15 InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(host,port);16 Charset charset = Charset.forName("UTF-8");17 CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();18 CharsetEncoder encoder = charset.newEncoder();19 20 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);21 CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(1024);22 23 channel = SocketChannel.open();24 channel.connect(address);25 26 String request = "GET / \r\n\r\n";27 channel.write(encoder.encode(CharBuffer.wrap(request)));28 29 while((channel.read(buffer)) != -1)30 {31 buffer.flip();32 decoder.decode(buffer, charBuffer, false);33 charBuffer.flip();34 System.out.println(charBuffer);35 buffer.clear();36 charBuffer.clear();37 }38 }39 catch(Exception ex)40 {41 System.err.println(ex.getMessage());42 }43 finally44 {45 if (channel != null)46 try {47 channel.close();48 } catch (IOException e) {49 // TODO Auto-generated catch block50 e.printStackTrace();51 }52 }53 }54 } 上述代码会试图访问一个本地的网址，然后将其内容打印出来。