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Java Socket TCP 通訊完整實作：Client/Server 範例與流程解析

編輯：Java 相關知識

TCP Socket 通訊架構

TCP（Transmission Control Protocol）提供可靠、有序、雙向的位元組串流通道。Java 透過 java.net.Socket（客戶端）與 java.net.ServerSocket（伺服端）實作 TCP 通訊。

客戶端實作

package com.socket.tcp.demo;

import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class TcpClient {
    public static void main(String[] args) {
        String serverHost = "192.168.1.100"; // 伺服端 IP
        int serverPort = 10002;              // 伺服端埠號

        try (Socket socket = new Socket(serverHost, serverPort);
             OutputStream out = socket.getOutputStream()) {

            String message = "TCP 測試：客戶端發送訊息！";
            out.write(message.getBytes("UTF-8"));
            out.flush(); // 確保資料送出

            System.out.println("訊息已發送：" + message);

        } catch (UnknownHostException e) {
            System.err.println("找不到主機：" + e.getMessage());
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("I/O 錯誤：" + e.getMessage());
        }
    }
}

伺服端實作

package com.socket.tcp.demo;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TcpServer {
    public static void main(String[] args) {
        int port = 10002;

        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) {
            System.out.println("伺服端啟動，監聽埠號：" + port);

            while (true) { // 持續接受客戶端連線
                try (Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                     InputStream in = clientSocket.getInputStream()) {

                    String clientIp = clientSocket.getInetAddress().getHostAddress();
                    System.out.println("客戶端連線：" + clientIp);

                    byte[] buffer = new byte[1024];
                    int len = in.read(buffer);
                    if (len > 0) {
                        String message = new String(buffer, 0, len, "UTF-8");
                        System.out.println("收到訊息 [" + clientIp + "]：" + message);
                    }

                } catch (IOException e) {
                    System.err.println("處理客戶端錯誤：" + e.getMessage());
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("伺服端啟動失敗：" + e.getMessage());
        }
    }
}

執行流程與關鍵點

啟動順序：先啟動伺服端（ServerSocket.accept() 阻塞等待），再啟動客戶端。
三次交握：new Socket(host, port) 發起連線，底層完成 TCP 三次交握。
串流操作：
- 客戶端用 getOutputStream() 寫入資料。
- 伺服端用 getInputStream() 讀取資料。
- 雙向通訊時雙方皆可取得 InputStream 與 OutputStream。
資源管理：使用 try-with-resources（Java 7+）自動關閉 Socket 與串流，避免洩漏。
編碼一致：發送端 getBytes("UTF-8")、接收端 new String(bytes, "UTF-8") 編碼必須一致。

常見問題與進階主題

問題	說明與解決方案
訊息黏包/半包	TCP 為串流協議，無訊息邊界。解決：定長、分隔符、長度前綴（如 4 bytes length + body）。
阻塞模式	`read()`、`accept()` 預設阻塞。高併發可用 NIO (Selector) 或線程池處理多客戶端。
心跳機制	長連線需定期發送心跳檢測連線存活，防止防火牆/NAT 斷開閒置連線。
優雅關閉	呼叫 `socket.shutdownOutput()` 發送 FIN，對端 read 返回 -1，再關閉輸入流與 Socket。