Java Socket 網絡編程完整指南：TCP/UDP 通信與文件傳輸實戰

Java Socket 基礎概念

Socket 是網絡通信的端點，Java 通過 java.net 包提供豐富的網絡編程 API。本文將系統介紹 InetAddress、TCP、UDP 協議的使用，並演示文件上傳實戰。

InetAddress：IP 地址與主機名解析

InetAddress 類用於表示 IP 地址，提供靜態工廠方法獲取實例：

// 獲取本機地址
InetAddress local = InetAddress.getLocalHost();
String ip = local.getHostAddress();        // IP 字符串
byte[] ipBytes = local.getAddress();       // 原始字節數組

// 通過主機名解析
InetAddress byName = InetAddress.getByName("Livingstone-PC");

// 通過域名解析
InetAddress baidu = InetAddress.getByName("www.baidu.com");

此外，URL 類可直接提取主機信息：new URL("https://localhost:8080/demo.html").getHost()。

TCP 協議：可靠的面向連接通信

客戶端實現

TCP 客戶端通過 Socket 建立連接，獲取輸出流發送數據，輸入流接收響應：

Socket socket = new Socket("cj-PC", 10003);        // 連接服務端
OutputStream out = socket.getOutputStream();       // 發送數據
out.write("hello".getBytes());

InputStream in = socket.getInputStream();          // 接收響應
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = in.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer, 0, len));

socket.close();  // 關閉連接，自動釋放流資源

服務端實現

服務端使用 ServerSocket 監聽端口，通過 accept() 阻塞等待客戶端連接：

ServerSocket server = new ServerSocket(10003);     // 監聽端口
Socket client = server.accept();                   // 接受連接（阻塞）

InputStream in = client.getInputStream();
byte[] buf = new byte[2048];
int len = in.read(buf);
String msg = new String(buf, 0, len);
System.out.println("收到：" + msg);

// 回送確認
OutputStream out = client.getOutputStream();
out.write("收到".getBytes());

client.close();  // 關閉客戶端連接

關鍵點：ServerSocket(int port, int backlog) 可設置最大連接隊列長度；每個客戶端連接建議使用獨立線程處理，避免阻塞主線程。

UDP 協議：無連接的數據報通信

UDP 通過 DatagramSocket 和 DatagramPacket 實現，適合即時性要求高、容忍丟包的場景。

發送端

DatagramSocket socket = new DatagramSocket(8888);  // 綁定本地端口
byte[] data = "udp I'm coming".getBytes();
DatagramPacket packet = new DatagramPacket(
    data, data.length,
    InetAddress.getByName("Machine-Name"), 10086   // 目標地址與端口
);
socket.send(packet);
socket.close();

接收端

DatagramSocket socket = new DatagramSocket(10086); // 監聽端口
while (true) {
    byte[] buf = new byte[1024];
    DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buf, buf.length);
    socket.receive(packet);                        // 阻塞接收
    
    String ip = packet.getAddress().getHostAddress();
    String msg = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
    int port = packet.getPort();
    System.out.printf("來自 %s:%d - %s%n", ip, port, msg);
}

文件上傳實戰：TCP 流式傳輸

利用 FileInputStream 讀取文件，通過 Socket 輸出流分塊發送，最後調用 shutdownOutput() 告知服務端傳輸結束：

// 客戶端
Socket socket = new Socket("Machine-Name", 10005);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
FileInputStream fis = new FileInputStream("awf.jpg");

byte[] buffer = new byte[1024];
int len;
while ((len = fis.read(buffer)) != -1) {
    out.write(buffer, 0, len);
}
socket.shutdownOutput();  // 關鍵：發送 EOF 信號

// 服務端
ServerSocket server = new ServerSocket(10005);
Socket client = server.accept();
// 建議為每個 client 創建獨立線程處理文件接收

最佳實踐：生產環境應添加進度條、斷點續傳、校驗和異常重試機制。