本文更新于 2026-03-26

常见架构

网络编程三要素

1. IP 地址 (Internet Protocol Address) —— “收货地址”

设备在网络中的唯一标识。 如果没有 IP 地址，数据包就不知道该发给哪台电脑。

• IPv4：目前主流，如 192.168.1.1。它是 32 位地址，通常用“点分十进制”表fff示。

• IPv6：为了解决 IPv4 地址枯竭问题，位数为 128 位，采用“冒分十六进制”。

• 特殊地址：127.0.0.1 或 localhost（回环地址，代表本机）。

2. 端口 (Port) —— “收货人姓名/房间号”

应用程序在设备中的唯一标识。 一台电脑上同时运行着微信、IDEA、拼图游戏和浏览器，IP 只能找电脑，而端口负责找到对应的程序。

• 范围：0 ~ 65535。

• 分类：

  • 周知端口 (0~1023)：被系统协议占用，如 HTTP (80)、HTTPS (443)、FTP (21)。

  • 注册端口 (1024~49151)：常用软件占用，如 MySQL (3306)、Tomcat (8080)、Redis (6379)。

  • 动态端口 (49152~65535)：系统自动分配。

• 注意：同一个端口在同一时刻不能被两个程序同时占用。

3. 协议 (Protocol) —— “语言/交通规则”

数据传输的规则。 通信双方必须遵守相同的约定（如数据格式、重传机制），才能听懂对方在说什么。

在 Java 基础开发中，最核心的是 传输层 的两大协议：

TCP/IP协议

UDP发送数据

具体流程

• 找邮局：创建 DatagramSocket 对象（码头/发送端）。

• 装包裹：创建 DatagramPacket 对象，并打包数据、指定接收端 IP 和端口。

• 发快递：调用 send() 方法发送包裹。

• 关门走人：释放资源（close()）。

	DatagramSocket ds = new DatagramSocket();  
	String s =  "你好";  
	byte[] bytes = s.getBytes();  
	InetAddress address = InetAddress.getLocalHost();  
	  
	int port = 10086;  
	  
	DatagramPacket dp =  new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, port);  
	  
	ds.send(dp);  
	ds.close();

UDP接收数据

具体流程

• 设信箱：创建 DatagramSocket 对象，并明确指定端口（必须和发送端指向的端口一致）。

• 准备空盘子：创建一个字节数组，用来存放接收到的数据。

• 造空包裹：创建 DatagramPacket 对象，作为接收数据的容器。

• 等快递：调用 receive() 方法。注意：这个方法是阻塞的，没收到货之前程序会一直停在这儿。

	DatagramSocket  ds = new DatagramSocket(10086);  
	  
	byte[] bytes = new byte[1024];  
	DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length);  
	
	//receive是阻塞的
	ds.receive(dp);  
	
	byte[] data = dp.getData();  
	int len = dp.getLength();  
	InetAddress address = dp.getAddress();  
	int port = dp.getPort();  
	  
	System.out.println("接收到了来自" + address + ":" + port + "的数据:" + new String(data, 0, len));

UDP的三种通信方式

单播

• 这是最常见的通信方式。发送端明确指定接收端的 IP 地址 和 端口号。只有目标主机能收到数据包。

• 特点：点对点，不会给其他不相关的机器造成负担。

• Java 实现：使用常规的 InetAddress.getByName("192.168.1.100")

广播

• 发送端向局域网（LAN）内的所有主机发送数据。无论对方想不想听，数据都会送到他们的门口。

• 广播地址：固定为 255.255.255.255。

• 特点：范围限制在当前局域网内，路由器通常不会转发广播包（防止垃圾信息塞满互联网）。

• Java 实现：

	// 发送到广播地址
	InetAddress address = InetAddress.getByName("255.255.255.255");
	DatagramPacket dp = new DatagramPacket(bytes, bytes.length, address, 10086);

组播

• 组播是介于单播和广播之间的一种高效方式。发送端向一个特定的组播地址发消息，只有“加入”了这个组的主机才能收到。

• 组播地址范围：D 类地址（224.0.0.0 ~ 239.255.255.255）。其中 224.0.0.0 ~ 224.0.0.255 为预留。

• 特点：比广播更节省资源，只有感兴趣的主机才会处理数据。

• Java 实现（特殊类）：接收端需要使用 MulticastSocket 并调用 joinGroup()

TCP发送和接收数据

• 客户端 (Socket)：主动拨号的人（请求连接）。

• 服务端 (ServerSocket)：接电话的人（等待连接）。

//TCP发送数据
	
	// 1. 创建客户端 Socket 对象，并连接服务端
	// 这一步会自动完成“三次握手”
	Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 10086);

	// 2. 获取输出流，准备往服务器写数据
	OutputStream os = socket.getOutputStream();

	// 3. 写出数据
	os.write("你好，TCP服务端！我是客户端".getBytes());

	// 4. 释放资源
	os.close();
	socket.close();
	
	
//TCP接收数据

	// 1. 创建服务端的 ServerSocket，并指定端口
	ServerSocket ss = new ServerSocket(10086);

	// 2. 等待客户端连接（阻塞式）
	// 只有客户端拨通了，这行代码才会往下走，并返回一个 Socket 对象
	System.out.println("服务端已启动，等待连接...");
	Socket socket = ss.accept(); 

	// 3. 获取输入流，读取客户端发来的数据
	InputStream is = socket.getInputStream();
	byte[] bytes = new byte[1024];
	int len = is.read(bytes); // 读取数据

	// 4. 解析并打印
	String msg = new String(bytes, 0, len);
	System.out.println("收到消息：" + msg);

	// 5. 释放资源
	socket.close();
	ss.close();

三次握手 (Three-way Handshake) —— 建立连接

核心目的：确认双方的收、发能力都是正常的，并同步序列号。

• 第一次握手：客户端发送一个 SYN 包给服务端。

  • 潜台词：“喂，你能听到我说话吗？”（客户端：确认自己能发；服务端：确认自己能收，对方能发）。

• 第二次握手：服务端收到后，回传一个 SYN + ACK 包。

  • 潜台词：“我能听到！你能听到我说话吗？”（服务端：确认自己能发；客户端：确认自己能收，对方能发/收都正常）。

• 第三次握手：客户端收到后，再回传一个 ACK 包。

  • 潜台词：“我也能听到。那我们要开始传数据了。”（服务端：确认对方收/发都正常）。

四次挥手 (Four-way Wave) —— 释放连接

核心目的：确保双方都发送完了数据，并优雅地关闭双向通道。

• 第一次挥手：客户端发一个 FIN 包。

  • 潜台词：“我的数据传完了，我要挂了。”（此时客户端进入半关闭状态）。

• 第二次挥手：服务端回一个 ACK。

  • 潜台词：“我知道你要挂了，但我这儿还有点活没干完，你等会儿。”（此时服务端可能还在发最后的数据）。

• 第三次挥手：服务端干完活了，发一个 FIN。

  • 潜台词：“好了，我也干完了，挂吧。”

• 第四次挥手：客户端回一个 ACK，并进入 TIME_WAIT 状态。

  • 潜台词：“收到，拜拜！”（客户端会等一会儿确保服务端收到了这个 ACK，然后彻底消失）。

为什么握手是 3 次，挥手要 4 次？

• 为什么不是 2 次？ * 防止“失效的连接请求”突然到达服务端。如果只有 2 次，服务端一回应就建立连接，但客户端其实已经走掉了，这会浪费服务端资源。

• 为什么挥手多一次？ * 核心原因：半关闭状态。当客户端说“我不发了”时（第一次挥手），服务端可能还有数据没发完。服务端必须先回一个 ACK 告诉客户端“我收到你的请求了”，等自己发完最后的数据，再发 FIN（第三次挥手）。中间这两步不能合并。