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编程自学指南：java程序设计开发，网络编程基础，TCP编程，UDP编程，HTTP客户端开发

news 来源：原创 2025/8/17 22:28:24

编程自学指南：java程序设计开发，网络编程基础

学习目标：

  1. 理解网络协议（TCP/IP、UDP）的核心概念

  2. 掌握Socket编程实现客户端与服务端通信

  3. 能够通过多线程处理并发网络请求

  4. 开发简单的网络应用（如聊天程序、文件传输工具）

一、课程引入

1.1 网络编程的应用场景

  • 实时通信：聊天软件、视频会议

  • 数据传输：文件下载、云存储

  • 远程控制：物联网设备管理、服务器监控

1.2 核心概念

  • IP地址：设备的唯一标识（如192.168.1.1）

  • 端口号：应用程序的通信入口（0~65535）

  • TCP vs UDP：

    • TCP：可靠传输（三次握手），如网页浏览、文件传输

    • UDP：高效但不可靠，如视频流、实时游戏

二、TCP编程

2.1 服务端开发步骤

  1. 创建ServerSocket监听端口

  2. 调用accept()等待客户端连接

  3. 通过输入输出流进行数据读写

  4. 关闭资源

案例1：服务端回声程序（Echo Server）
public class TCPServer {  public static void main(String[] args) throws IOException {  try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888)) {  System.out.println("服务端启动，等待连接...");  Socket clientSocket = serverSocket.accept();  BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));  PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);  String inputLine;  while ((inputLine = in.readLine()) != null) {  System.out.println("收到客户端消息：" + inputLine);  out.println("【服务端响应】" + inputLine);  // 回声  }  }  }  
}

2.2 客户端开发步骤

  1. 创建Socket连接服务端

  2. 通过输入输出流通信

案例2：TCP客户端
public class TCPClient {  public static void main(String[] args) throws IOException {  try (Socket socket = new Socket("localhost", 8888)) {  PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);  BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));  BufferedReader stdIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));  String userInput;  while ((userInput = stdIn.readLine()) != null) {  out.println(userInput);  System.out.println("服务端回复：" + in.readLine());  }  }  }  
}

三、UDP编程

3.1 数据报通信（DatagramSocket）

案例3：UDP消息发送与接收
// 发送端  
public class UDPSender {  public static void main(String[] args) throws IOException {  DatagramSocket socket = new DatagramSocket();  byte[] data = "Hello UDP".getBytes();  DatagramPacket packet = new DatagramPacket(data, data.length, InetAddress.getByName("localhost"), 9999);  socket.send(packet);  socket.close();  }  
}  // 接收端  
public class UDPReceiver {  public static void main(String[] args) throws IOException {  DatagramSocket socket = new DatagramSocket(9999);  byte[] buffer = new byte[1024];  DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);  socket.receive(packet);  String msg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());  System.out.println("收到消息：" + msg);  socket.close();  }  
}

四、HTTP客户端开发

4.1 使用HttpURLConnection

案例4：获取网页内容
public class HTTPClient {  public static void main(String[] args) throws IOException {  URL url = new URL("https://www.example.com");  HttpURLConnection conn = (HttpURLConnection) url.openConnection();  conn.setRequestMethod("GET");  try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(conn.getInputStream()))) {  String line;  while ((line = in.readLine()) != null) {  System.out.println(line);  }  }  }  
}

五、综合案例：多线程聊天室

5.1 服务端（支持多客户端）

public class ChatServer {  private static final List<Socket> clients = new ArrayList<>();  public static void main(String[] args) throws IOException {  ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);  System.out.println("聊天室服务端启动...");  while (true) {  Socket clientSocket = serverSocket.accept();  clients.add(clientSocket);  new Thread(() -> handleClient(clientSocket)).start();  }  }  private static void handleClient(Socket clientSocket) {  try (BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()))) {  String msg;  while ((msg = in.readLine()) != null) {  System.out.println("广播消息：" + msg);  broadcast(msg, clientSocket);  }  } catch (IOException e) {  e.printStackTrace();  }  }  private static void broadcast(String msg, Socket sender) {  for (Socket client : clients) {  if (client != sender) {  try {  PrintWriter out = new PrintWriter(client.getOutputStream(), true);  out.println(msg);  } catch (IOException e) {  e.printStackTrace();  }  }  }  }  
}

5.2 客户端代码（参考案例2修改）

  • 每个客户端独立线程接收服务端广播消息

六、常见错误与最佳实践

6.1 常见错误

  • 错误1：端口被占用

    new ServerSocket(8888); // 若端口已被占用，抛出BindException

    错误2：未处理Socket超时

socket.setSoTimeout(5000); // 设置读取超时时间，避免无限等待

6.2 最佳实践

  1. 使用try-with-resources自动关闭Socket和流

  2. TCP场景选择：

    • 需可靠传输 → TCP（如文件传输）

    • 需低延迟 → UDP（如实时游戏）

  3. 多线程优化：使用线程池（如ExecutorService）管理客户端连接

七、总结与练习

7.1 总结

  • TCP编程：可靠传输，需建立连接（三次握手）

  • UDP编程：高效但不可靠，适合实时场景

  • HTTP客户端：通过URLConnection访问Web服务

7.2 课后任务

  1. 实现一个TCP文件传输工具（客户端发送文件，服务端保存）

  2. 用UDP协议实现简单的时间服务器（客户端请求时间，服务端返回当前时间）

  3. 预习下一节课：反射与注解

7.3 扩展挑战

  • 基于WebSocket实现实时聊天程序（可借助Java EE或Spring框架）

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