网络编程¶

网络编程使不同进程能够交换数据。Java 提供 Socket、数据报和 HTTP 客户端等 API；使用时既要选择协议，也要约定消息格式、字符编码、超时和资源释放方式。

基本概念¶

概念	含义
IP 地址	标识网络接口或通信目标
端口	在主机上区分不同的通信端点
TCP	提供面向连接、可靠、有序的字节流
UDP	以数据报为单位发送，不保证送达或顺序
HTTP	规定请求、响应、方法、状态码和头部等应用层语义

TCP 与 UDP 的主要区别：

比较项	TCP	UDP
连接	建立连接后通信	无连接，直接发送数据报
可靠性	保证按序送达，丢失自动重传	可能丢失、重复或乱序
边界	字节流，没有消息边界	保留数据报边界
适用场景	文件传输、HTTP、数据库连接	实时音视频、游戏状态、DNS 查询

TCP 不保留应用消息边界。一次写入不一定对应对端的一次读取，应用需要约定分隔符、固定长度或长度前缀等规则。

Java 网络 API¶

API	用途
`Socket`	建立 TCP 客户端连接，读写字节流
`ServerSocket`	监听并接受 TCP 连接
`DatagramSocket`	发送和接收 UDP 数据报
`URI`	表示和解析资源标识符
`HttpClient`	发送 HTTP 请求，获取响应或异步结果

HTTP 业务通常可以先使用 java.net.http.HttpClient，只有需要直接控制传输过程时才下探到 Socket 等 API。

常见网络异常：

异常	常见触发
`UnknownHostException`	主机名无法解析
`ConnectException`	目标拒绝连接或不可达
`SocketTimeoutException`	连接或读取超时
`MalformedURLException`	地址格式不符合规范

示例：访问本地 HTTP 服务¶

为便于直接运行，下面的程序先用 JDK 自带的 HttpServer 启动一个本地服务，再用 HttpClient 发出请求。地址只绑定 127.0.0.1，端口由系统分配，不需要访问外部网站。

Main.java

import com.sun.net.httpserver.HttpServer;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.URI;
import java.net.http.HttpClient;
import java.net.http.HttpRequest;
import java.net.http.HttpResponse;
import java.nio.charset.StandardCharsets;
import java.time.Duration;

public class Main {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        HttpServer server = HttpServer.create(
                new InetSocketAddress("127.0.0.1", 0), 0);
        server.createContext("/topic", exchange -> {
            byte[] body = "Java networking".getBytes(StandardCharsets.UTF_8);
            exchange.getResponseHeaders().set("Content-Type", "text/plain; charset=UTF-8");
            exchange.sendResponseHeaders(200, body.length);
            try (var output = exchange.getResponseBody()) {
                output.write(body);
            } finally {
                exchange.close();
            }
        });
        server.start();

        try (HttpClient client = HttpClient.newBuilder()
                .connectTimeout(Duration.ofSeconds(3))
                .build()) {
            URI uri = URI.create("http://127.0.0.1:" + server.getAddress().getPort() + "/topic");
            HttpRequest request = HttpRequest.newBuilder(uri)
                    .timeout(Duration.ofSeconds(3))
                    .GET()
                    .build();
            HttpResponse<String> response = client.send(
                    request, HttpResponse.BodyHandlers.ofString(StandardCharsets.UTF_8));

            System.out.println("Status: " + response.statusCode());
            System.out.println("Body: " + response.body());
        } finally {
            server.stop(0);
        }
    }
}

输出：

Status: 200
Body: Java networking

connectTimeout 约束新连接的建立过程，请求上的 timeout 约束该请求等待响应的时间。它们不是完全相同的概念。send 同步等待响应，sendAsync 则返回 CompletableFuture。

HttpServer 属于 JDK 的 jdk.httpserver 模块；使用自行裁剪的运行时时，需要包含该模块。本例用于解释请求与响应，完整 Web 应用可以进一步使用框架。

Socket 中的消息边界¶

若约定一行文本是一条消息，发送方需要写入换行并刷新缓冲，接收方才能用 readLine() 读取整行：

writer.write("Java\n");
writer.flush();
String message = reader.readLine();

这段代码假定双方采用一致的编码和行分隔规则。接收方还应处理提前断开、超长消息和读取超时，不能把一次 read() 当作完整消息。

注意事项¶

HTTP 的 4xx、5xx 状态不一定表现为 Java 异常，需要检查状态码。
阻塞式 Socket 应分别考虑连接超时和读取超时，资源使用完及时关闭。
对请求设置重试前，应判断操作是否可以安全重复执行。
公网请求使用 HTTPS 时应保持证书验证，并正确处理重定向和认证信息。
UDP 不保证送达，重要数据需要应用层自行确认和重传。

练习¶

为本地服务增加 /missing 路径并返回 404，修改客户端输出，让它根据状态码区分成功与失败。再把同步 send 改为 sendAsync，比较两种调用方式。
为示例的 HTTP 响应增加 GET /topic?name=Java 的查询参数处理，让服务端按参数返回不同的内容。