Java网络函数：如何建立客户端和服务器连接
Java是一种广泛使用的高级编程语言，具有简单易学、面向对象、跨平台等特点，因而在网络编程领域也得到了广泛应用。在Java中，建立客户端和服务器连接的方式有多种，本文将介绍其中两种常用的方式：使用Socket和ServerSocket类，以及使用Java NIO API。
一、使用Socket和ServerSocket类建立连接
1.1 Socket类
在Java中，Socket类表示一个客户端与服务器之间的连接。在客户端中，创建Socket对象并传入服务器的IP地址和端口号，即可与服务器建立连接。示例代码如下：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class Client {
public static void main(String[] args) {
try {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
OutputStream out = socket.getOutputStream();
out.write("Hello, Server!".getBytes());
out.flush();
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在上面的代码中，首先通过Socket类创建了一个连接到服务器IP地址为127.0.0.1，端口号为8888的Socket对象。然后通过OutputStream类向服务器发送一条消息，并关闭Socket对象。
在服务器端，可以通过ServerSocket类监听指定端口，并创建Socket对象来接收客户端请求。示例代码如下：
import java.net.*;
import java.io.*;
public class Server {
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream in = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len;
StringBuilder sb = new StringBuilder();
while ((len = in.read(bytes)) != -1) {
sb.append(new String(bytes, 0, len));
}
System.out.println("Message from client: " + sb);
socket.close();
serverSocket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在上面的代码中，首先通过ServerSocket类创建一个监听端口为8888的服务端Socket对象。然后在循环中通过accept()方法监听客户端请求，并创建相应的Socket对象。接着通过InputStream类接收从客户端发送过来的消息，并打印到控制台上。最后关闭Socket和ServerSocket对象。这样，我们就完成了使用Socket和ServerSocket类建立客户端和服务器连接的过程。
1.2 Java NIO API
除了使用Socket和ServerSocket类外，Java中还可以使用Java NIO API（Java New IO）来建立客户端和服务器之间的连接。NIO是一套新的IO API，可以更直观地访问本地文件和网络套接字等资源，同时也具有性能上的优点。
在Java NIO中，建立连接需要使用一个Selector对象来管理多个通道（channel），并使用SelectionKey来表示通道在Selector中的状态。一个Selector可以管理多个通道，当某个通道准备好读写时，就会被Selector通知。
以下是使用Java NIO API建立客户端和服务器连接的示例代码：
import java.net.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.*;
import java.io.*;
public class NioServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8888));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
Selector selector = Selector.open();
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
int readyChannels = selector.select();
if (readyChannels == 0) {
continue;
}
for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
if (key.isAcceptable()) {
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel)key.channel();
SocketChannel client = server.accept();
client.configureBlocking(false);
client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (key.isReadable()) {
SocketChannel client = (SocketChannel)key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
client.read(buffer);
String request = new String(buffer.array()).trim();
System.out.println("Message from client: " + request);
ByteBuffer responseBuffer = ByteBuffer.wrap(("Hello, Client!").getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
client.write(responseBuffer);
client.close();
}
}
selector.selectedKeys().clear();
}
}
}
在上面的代码中，我们首先通过ServerSocketChannel类创建一个监听端口为8888的服务端Socket对象，并将其注册到Selector中，以便检测客户端请求。接着进入了一个无限循环中，不断等待Selector通知哪些通道已经准备好读取或写入。
当某个连接准备好读取时，我们就可以在SelectionKey中获取该SocketChannel对象，读取并处理客户端发送过来的消息。示例代码中，我们使用ByteBuffer类来读取消息，并使用Charset类解码并打印到控制台上。接着向客户端发送一条回复消息，最后关闭SocketChannel对象。
在客户端中，我们也可以使用SocketChannel类来建立连接，并向服务端发送消息。示例代码如下：
import java.net.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.*;
import java.io.*;
public class NioClient {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8888));
Selector selector = Selector.open();
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
while (true) {
int readyChannels = selector.select();
if (readyChannels == 0) {
continue;
}
for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
if (key.isConnectable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
if (channel.isConnectionPending()) {
channel.finishConnect();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(("Hello, Server!").getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
channel.write(buffer);
channel.configureBlocking(false);
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
}
} else if (key.isReadable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
channel.read(buffer);
String response = new String(buffer.array()).trim();
System.out.println("Message from server: " + response);
channel.close();
System.exit(0);
}
}
selector.selectedKeys().clear();
}
}
}
在上面的代码中，我们首先通过SocketChannel类创建一个Socket连接，并将其注册到Selector中。接着在循环中等待Selector通知连接已经建立，并发送一条消息给服务端。接收到服务端的回复后，即可关闭SocketChannel对象，退出程序。
二、总结
本文介绍了如何使用Java中的Socket和ServerSocket类，以及Java NIO API来建立客户端和服务器之间的连接。Socket和ServerSocket类简单易用，适合一般情况下的网络编程；Java NIO API则更加灵活和高效，可以更好地处理高并发、高吞吐量的网络应用场景。根据具体的需求，我们可以选用适合的方式来建立连接，以达到更好的网络编程效果。