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Java Socket 網路程式設計完整指南：從基礎到多執行緒實作

編輯：Java 程式設計入門

什麼是網路程式設計？

簡單來說，網路程式設計就是讓兩台電腦之間能夠互相傳輸資料。對開發者而言，掌握一套程式介面並使用特定的程式模型，就能輕鬆實現網路通訊。Java SDK 提供了相對簡單的 API 來完成這些工作，其中 Socket 就是核心元件之一。

Java 網路程式設計基礎架構

在 Java 中，網路相關的 API 位於 java.net 套件中。只要匯入這個套件，就能開始進行網路程式開發。網路程式設計的基本模型是「客戶端-伺服器模型」：兩個行程之間互相通訊，其中一方必須提供固定位置（伺服器），另一方只需知道這個位置並建立連線（客戶端），雙方即可進行資料交換。

伺服器端實作：ServerSocket

Java 使用 ServerSocket 類別來支援伺服器端功能。當你建立一個 ServerSocket 實例並指定連接埠號，就等於在網路上建立了一個固定位置，讓其他電腦可以連線訪問。

ServerSocket server = new ServerSocket(6789);

連接埠號注意事項：

連接埠號範圍為 0~65535
前 1024 個連接埠為 TCP/IP 保留連接埠
自訂服務請使用 1024 之後的連接埠號
每個連接埠在同一台電腦上必須唯一

客戶端實作：Socket

客戶端使用 Socket 類別主動發起連線請求。建立連線時需要指定伺服器的 IP 位址和連接埠號。

Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 5678);

Java 提供 InetAddress 類別處理 IP 位址，可透過靜態方法取得本機 IP 或透過主機名稱/IP 取得 InetAddress 實例。

資料傳輸：I/O Stream 處理

網路資料傳輸本質上是 I/O 操作。Java 提供針對位元組流和 Unicode 字元流的讀寫器，以及緩衝區機制提升效能。透過 Socket 的 getInputStream() 和 getOutputStream() 方法取得原始位元組流，再轉換為方便操作的字元流。

BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());

完整範例：簡單的 Echo 伺服器與客戶端

伺服器端程式碼

import java.io.*;
import java.net.*;

public class MyServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(5678);
        Socket client = server.accept();
        
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
        PrintWriter out = new PrintWriter(client.getOutputStream());
        
        while (true) {
            String str = in.readLine();
            System.out.println(str);
            out.println("has receive...");
            out.flush();
            if (str.equals("end")) break;
        }
        client.close();
    }
}

客戶端程式碼

import java.net.*;
import java.io.*;

public class Client {
    static Socket server;
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        server = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), 5678);
        BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(server.getInputStream()));
        PrintWriter out = new PrintWriter(server.getOutputStream());
        BufferedReader wt = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
        
        while (true) {
            String str = wt.readLine();
            out.println(str);
            out.flush();
            if (str.equals("end")) break;
            System.out.println(in.readLine());
        }
        server.close();
    }
}

進階：支援多客戶端連線

單執行緒伺服器一次只能處理一個客戶端。要支援多客戶端，最直觀的方式是在主迴圈中持續接受新連線：

while (true) {
    Socket client = server.accept();
    // 處理客戶端通訊...
    client.close();
}

但這種方式是「排隊執行」——必須等前一個客戶端結束，下一個才能進入。無法達成真正的並行服務。

最佳解決方案：多執行緒架構

使用執行緒讓每個客戶端連線獨立處理，達成真正的並行。建立繼承 Thread 或實作 Runnable 的處理類別，將 Socket 參考傳入，在 run() 方法中處理通訊邏輯。

import java.net.*;
import java.io.*;

public class MultiUser extends Thread {
    private Socket client;
    
    public MultiUser(Socket c) {
        this.client = c;
    }
    
    public void run() {
        try {
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(client.getOutputStream());
            
            while (true) {
                String str = in.readLine();
                System.out.println(str);
                out.println("has receive...");
                out.flush();
                if (str.equals("end")) break;
            }
            client.close();
        } catch (IOException ex) {
            // 處理例外
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(5678);
        while (true) {
            MultiUser mu = new MultiUser(server.accept());
            mu.start();  // 啟動執行緒
        }
    }
}

總結

Java Socket 程式設計核心在於理解「客戶端-伺服器模型」、掌握 ServerSocket/Socket 配合 I/O Stream 的操作。從單一連線進階到多執行緒架構，是建立高併發網路應用的關鍵步驟。實務上還需考慮連線池、非阻塞 I/O (NIO)、安全性等進階主題，但掌握本文基礎概念即可著手開發各類網路應用程式。