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本文是微信公眾號【Java技術江湖】的《不可輕視的Java網絡編程》其中一篇，本文部分內容來源于網絡，為了把本文主題講得清晰透徹，也整合了很多我認為不錯的技術博客內容，引用其中了一些比較好的博客文章，如有侵權，請聯系作者。

該系列博文會告訴你如何從計算機網絡的基礎知識入手，一步步地學習Java網絡基礎，從socket到nio、bio、aio和netty等網絡編程知識，并且進行實戰，網絡編程是每一個Java后端工程師必須要學習和理解的知識點，進一步來說，你還需要掌握Linux中的網絡編程原理，包括IO模型、網絡編程框架netty的進階原理，才能更完整地了解整個Java網絡編程的知識體系，形成自己的知識框架。

為了更好地總結和檢驗你的學習成果，本系列文章也會提供部分知識點對應的面試題以及參考答案。

如果對本系列文章有什么建議，或者是有什么疑問的話，也可以關注公眾號【Java技術江湖】聯系作者，歡迎你參與本系列博文的創作和修訂。

當前環境

jdk == 1.8

知識點

• socket 的連接處理
• IO 輸入、輸出流的處理
• 請求數據格式處理
• 請求模型優化

場景

今天，和大家聊一下 JAVA 中的 socket 通信問題。這里采用最簡單的一請求一響應模型為例，假設我們現在需要向 baidu 站點進行通信。我們用 JAVA 原生的 socket 該如何實現。

建立 socket 連接

首先，我們需要建立 socket 連接（核心代碼）

import java.net.InetSocketAddress; import java.net.Socket; import java.net.SocketAddress;// 初始化 socket Socket socket = new Socket(); // 初始化遠程連接地址 SocketAddress remote = new InetSocketAddress(host, port); // 建立連接 socket.connect(remote);

處理 socket 輸入輸出流

成功建立 socket 連接后，我們就能獲得它的輸入輸出流，通信的本質是對輸入輸出流的處理。通過輸入流，讀取網絡連接上傳來的數據，通過輸出流，將本地的數據傳出給遠端。

socket 連接實際與處理文件流有點類似，都是在進行 IO 操作。

獲取輸入、輸出流代碼如下：

// 輸入流 InputStream in = socket.getInputStream(); // 輸出流 OutputStream out = socket.getOutputStream();

關于 IO 流的處理，我們一般會用相應的包裝類來處理 IO 流，如果直接處理的話，我們需要對 byte[] 進行操作，而這是相對比較繁瑣的。如果采用包裝類，我們可以直接以string、int等類型進行處理，簡化了 IO 字節操作。

下面以 BufferedReader 與 PrintWriter 作為輸入輸出的包裝類進行處理。

// 獲取 socket 輸入流 private BufferedReader getReader(Socket socket) throws IOException {InputStream in = socket.getInputStream();return new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); }// 獲取 socket 輸出流 private PrintWriter getWriter(Socket socket) throws IOException {OutputStream out = socket.getOutputStream();return new PrintWriter(new OutputStreamWriter(out)); }

數據請求與響應

有了 socket 連接、IO 輸入輸出流，下面就該向發送請求數據，以及獲取請求的響應結果。

因為有了 IO 包裝類的支持，我們可以直接以字符串的格式進行傳輸，由包裝類幫我們將數據裝換成相應的字節流。

因為我們與 baidu 站點進行的是 HTTP 訪問，所有我們不需要額外定義輸出格式。采用標準的 HTTP 傳輸格式，就能進行請求響應了（某些特定的 RPC 框架，可能會有自定義的通信格式）。

請求的數據內容處理如下：

public class HttpUtil {public static String compositeRequest(String host){return "GET / HTTP/1.1rn" +"Host: " + host + "rn" +"User-Agent: curl/7.43.0rn" +"Accept: */*rnrn";}}

發送請求數據代碼如下：

// 發起請求 PrintWriter writer = getWriter(socket); writer.write(HttpUtil.compositeRequest(host)); writer.flush();

接收響應數據代碼如下：

// 讀取響應 String msg; BufferedReader reader = getReader(socket); while ((msg = reader.readLine()) != null){System.out.println(msg); }

結果展示

至此，講完了原生 socket 下的創建連接、發送請求與接收響應的所有核心代碼。

完整代碼如下：

import java.io.*;import java.net.InetSocketAddress;import java.net.Socket;import java.net.SocketAddress;import com.test.network.util.HttpUtil; public class SocketHttpClient { public void start(String host, int port) { // 初始化 socket Socket socket = new Socket(); try { // 設置 socket 連接 SocketAddress remote = new InetSocketAddress(host, port); socket.setSoTimeout(5000); socket.connect(remote); // 發起請求 PrintWriter writer = getWriter(socket); System.out.println(HttpUtil.compositeRequest(host)); writer.write(HttpUtil.compositeRequest(host)); writer.flush(); // 讀取響應 String msg; BufferedReader reader = getReader(socket); while ((msg = reader.readLine()) != null){ System.out.println(msg); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { try { socket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } private BufferedReader getReader(Socket socket) throws IOException { InputStream in = socket.getInputStream(); return new BufferedReader(new InputStreamReader(in)); } private PrintWriter getWriter(Socket socket) throws IOException { OutputStream out = socket.getOutputStream(); return new PrintWriter(new OutputStreamWriter(out)); } }

下面，我們通過實例化一個客戶端，來展示 socket 通信的結果。

public class Application {public static void main(String[] args) {new SocketHttpClient().start("www.baidu.com", 80);} }

結果輸出：

請求模型優化

這種方式，雖然實現功能沒什么問題。但是我們細看，發現在 IO 寫入與讀取過程，是發生了 IO 阻塞的情況。即：

// 會發生 IO 阻塞writer.write(HttpUtil.compositeRequest(host));reader.readLine();

所以如果要同時請求10個不同的站點，如下：

public class SingleThreadApplication {public static void main(String[] args) {// HttpConstant.HOSTS 為 站點集合for (String host: HttpConstant.HOSTS) {new SocketHttpClient().start(host, HttpConstant.PORT);}} }

它一定是第一個請求響應結束后，才會發起下一個站點處理。

這在服務端更明顯，雖然這里的代碼是客戶端連接，但是具體的操作和服務端是差不多的。請求只能一個個串行處理，這在響應時間上肯定不能達標。

• 多線程處理

有人覺得這根本不是問題，JAVA 是多線程的編程語言。對于這種情況，采用多線程的模型再合適不過。

public class MultiThreadApplication { public static void main(String[] args) { for (final String host: HttpConstant.HOSTS) { Thread t = new Thread(new Runnable() { public void run() { new SocketHttpClient().start(host, HttpConstant.PORT); } }); t.start(); } }}

這種方式起初看起來挺有用的，但并發量一大，應用會起很多的線程。都知道，在服務器上，每一個線程實際都會占據一個文件句柄。而服務器上的句柄數是有限的，而且大量的線程，造成的線程間切換的消耗也會相當的大。所以這種方式在并發量大的場景下，一定是承載不住的。

• 多線程 + 線程池 處理

既然線程太多不行，那我們控制一下線程創建的數目不就行了。只啟動固定的線程數來進行 socket 處理，既利用了多線程的處理，又控制了系統的資源消耗。

public class ThreadPoolApplication {public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(8);for (final String host: HttpConstant.HOSTS) {Thread t = new Thread(new Runnable() {public void run() {new SocketHttpClient().start(host, HttpConstant.PORT);}});executorService.submit(t);new SocketHttpClient().start(host, HttpConstant.PORT);}} }

關于啟動的線程數，一般 CPU 密集型會設置在 N+1（N為CPU核數），IO 密集型設置在 2N + 1。

這種方式，看起來是最優的了。那有沒有更好的呢，如果一個線程能同時處理多個 socket 連接，并且在每個 socket 輸入輸出數據沒有準備好的情況下，不進行阻塞，那是不是更優呢。這種技術叫做“IO多路復用”。在 JAVA 的 nio 包中，提供了相應的實現。

補充1：TCP客戶端與服務端

public class TCP客戶端 {public static void main(String[] args) {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {Socket s = new Socket("127.0.0.1",1234); //構建IOInputStream is = s.getInputStream();OutputStream os = s.getOutputStream(); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(os));//向服務器端發送一條消息bw.write("測試客戶端和服務器通信，服務器接收到消息返回到客戶端n");bw.flush(); //讀取服務器返回的消息BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));String mess = br.readLine();System._out_.println("服務器："+mess);} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}).start();} } public class TCP服務端 {public static void main(String[] args) {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {ServerSocket ss = new ServerSocket(1234);while (true) {System._out_.println("啟動服務器....");Socket s = ss.accept();System._out_.println("客戶端:" + s.getInetAddress().getLocalHost() + "已連接到服務器");BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(s.getInputStream()));//讀取客戶端發送來的消息String mess = br.readLine();System._out_.println("客戶端：" + mess);BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(s.getOutputStream()));bw.write(mess + "n");bw.flush();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}).start();} }

補充2：UDP客戶端和服務端

public class UDP客戶端 {public static void main(String[] args) {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {byte []arr = "Hello Server".getBytes();try {InetAddress inetAddress = InetAddress.getLocalHost();DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket();DatagramPacket datagramPacket = new DatagramPacket(arr, arr.length, inetAddress, 1234);datagramSocket.send(datagramPacket);System._out_.println("send end");} catch (UnknownHostException e) {e.printStackTrace();} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}).start();} } public class UDP服務端 {public static void main(String[] args) {new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {DatagramSocket datagramSocket = new DatagramSocket(1234);byte[] buffer = new byte[1024];DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);datagramSocket.receive(packet);System._out_.println("server recv");String msg = new String(packet.getData(), "utf-8");System._out_.println(msg);} catch (SocketException e) {e.printStackTrace();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}).start();} }

后續

• JAVA 中是如何實現 IO多路復用
• Netty 下的實現異步請求的

總結

以上是生活随笔為你收集整理的connect: 网络不可达_Java网络编程和NIO详解1：JAVA 中原生的 socket 通信机制的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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