Java实现TCP通信示例代码

2025-07-30 09:40:29 作者：写代码的tonyxie

TCP(传输控制协议)是一种面向连接的、可靠的通信协议,这篇文章主要介绍了Java实现TCP通信的相关资料,文中通过代码介绍的非常详细,需要的朋友可以参考下

前言

TCP（Transmission Control Protocol）是一种面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层通信协议。在 Java 中，我们可以使用java.net包下的Socket和ServerSocket类来实现基于 TCP 协议的网络通信。

本文将详细介绍如何在 Java 中实现 TCP 通信，并通过示例代码进行说明。

TCP 通信基础概念

客户端 - 服务器模型：TCP 通信采用客户端 - 服务器模型，服务器端监听特定端口，等待客户端连接；客户端主动连接服务器。
Socket：网络编程中的套接字，用于实现客户端和服务器之间的通信端点。
端口号：用于标识同一台机器上的不同服务，范围从 0 到 65535，其中 0-1023 为系统保留端口。

Java 中的 TCP 通信实现

Java 提供了Socket和ServerSocket类来简化 TCP 通信的实现。下面我们通过一个简单的示例来展示如何实现客户端和服务器之间的通信。

服务器端实现

服务器端程序需要创建一个ServerSocket对象并绑定到指定端口，然后等待客户端连接。以下是一个简单的服务器端实现

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class TCPServer {
    private static final int PORT = 8888;

    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT)) {
            System.out.println("服务器已启动，监听端口: " + PORT);

            while (true) {
                // 等待客户端连接
                try (Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                     PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
                     BufferedReader in = new BufferedReader(
                             new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()))) {

                    System.out.println("客户端连接成功: " + clientSocket.getInetAddress());

                    String inputLine;
                    // 读取客户端发送的数据
                    while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                        System.out.println("客户端消息: " + inputLine);
                        
                        // 向客户端发送响应
                        if ("退出".equals(inputLine)) {
                            out.println("服务器关闭连接");
                            break;
                        }
                        out.println("服务器已收到: " + inputLine);
                    }
                } catch (IOException e) {
                    System.err.println("处理客户端连接时出错: " + e.getMessage());
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("无法启动服务器，端口可能已被占用: " + PORT);
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端实现

客户端程序需要创建一个Socket对象并连接到服务器的指定 IP 地址和端口。以下是一个简单的客户端实现：

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class TCPClient {
    private static final String SERVER_ADDRESS = "localhost";
    private static final int PORT = 8888;

    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket(SERVER_ADDRESS, PORT);
             PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
             BufferedReader in = new BufferedReader(
                     new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
             Scanner scanner = new Scanner(System.in)) {

            System.out.println("已连接到服务器: " + SERVER_ADDRESS + ":" + PORT);
            System.out.println("输入消息发送到服务器，输入'退出'结束通信");

            String userInput;
            while (true) {
                System.out.print("请输入消息: ");
                userInput = scanner.nextLine();
                
                // 向服务器发送消息
                out.println(userInput);
                
                // 读取服务器响应
                String response = in.readLine();
                System.out.println("服务器响应: " + response);
                
                if ("退出".equals(userInput) || "服务器关闭连接".equals(response)) {
                    break;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("与服务器通信时出错: " + e.getMessage());
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

代码解析

服务器端解析

创建 ServerSocket：通过new ServerSocket(PORT)创建服务器套接字并绑定到指定端口。
等待连接：调用serverSocket.accept()方法等待客户端连接，此方法会阻塞直到有客户端连接。
获取输入输出流：通过clientSocket.getInputStream()和clientSocket.getOutputStream()获取与客户端通信的输入输出流。
处理客户端消息：使用循环读取客户端发送的消息，并发送响应。
资源管理：使用 try-with-resources 语句确保资源自动关闭。

客户端解析

创建 Socket：通过new Socket(SERVER_ADDRESS, PORT)创建客户端套接字并连接到服务器。
获取输入输出流：与服务器端类似，获取与服务器通信的输入输出流。
发送和接收消息：使用循环读取用户输入并发送给服务器，同时接收服务器响应。
关闭连接：当用户输入 "退出" 时，关闭连接。

运行示例

首先运行服务器端程序，控制台会显示 "服务器已启动，监听端口: 8888"。
然后运行客户端程序，控制台会显示 " 已连接到服务器: localhost:8888"。
在客户端输入消息，按回车发送，客户端和服务器端都会显示相应的消息。
输入 "退出" 结束通信。

改进与扩展

上面的示例是一个基础的 TCP 通信实现，实际应用中可能需要考虑以下几点改进：

多线程处理：当前服务器只能处理一个客户端连接，可以使用多线程来处理多个客户端连接。
异常处理：增强异常处理机制，确保程序在各种异常情况下都能正常工作。
消息格式：定义更复杂的消息格式，支持不同类型的消息。
资源管理：确保所有资源都能被正确关闭，避免资源泄漏

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class MultiThreadedTCPServer {
    private static final int PORT = 8888;
    private static final int THREAD_POOL_SIZE = 10;

    public static void main(String[] args) {
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT)) {
            System.out.println("服务器已启动，监听端口: " + PORT);
            
            // 创建线程池 xieyifan
            ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_POOL_SIZE);

            while (true) {
                // 等待客户端连接
                Socket clientSocket = serverSocket.accept();
                System.out.println("客户端连接成功: " + clientSocket.getInetAddress());
                
                // 将客户端连接交给线程池处理
                threadPool.execute(new ClientHandler(clientSocket));
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("无法启动服务器，端口可能已被占用: " + PORT);
            e.printStackTrace();
        }
    }

    private static class ClientHandler implements Runnable {
        private final Socket clientSocket;

        public ClientHandler(Socket socket) {
            this.clientSocket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try (PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
                 BufferedReader in = new BufferedReader(
                         new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()))) {

                String inputLine;
                while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                    System.out.println("客户端 " + clientSocket.getInetAddress() + " 消息: " + inputLine);
                    
                    if ("退出".equals(inputLine)) {
                        out.println("服务器关闭连接");
                        break;
                    }
                    out.println("服务器已收到: " + inputLine);
                }
            } catch (IOException e) {
                System.err.println("处理客户端连接时出错: " + e.getMessage());
            } finally {
                try {
                    clientSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
}

提高了服务器的并发处理能力。

总结

通过Socket和ServerSocket类，Java 提供了简单而强大的 TCP 通信功能。本文介绍了 TCP 通信的基本概念，展示了如何实现一个简单的客户端 - 服务器程序，并讨论了如何改进和扩展这个基础实现。掌握这些知识后，你可以开发更复杂的网络应用，如聊天程序、文件传输系统等。

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