Java 中的网络基础认知
在 Java 开发中，网络编程是后端、分布式系统、微服务、游戏服务器、即时通信等领域的核心基础。Java 从 JDK 1.0 开始就提供了强大的网络支持，主要集中在 java.net 包（传统阻塞式 IO）和 java.nio 包（非阻塞 IO）。
下面从最基础的认知到必须掌握的核心概念，系统梳理 Java 网络编程的知识框架。
一、网络编程最核心的两个问题
- 如何定位网络上的另一台机器？
→ IP 地址（IPv4 / IPv6） + 端口号（0~65535） - 如何在两台机器之间可靠/高效地传输数据？
→ 依赖传输层协议：TCP 或 UDP
Java 网络编程本质上就是在操作Socket（套接字），而 Socket 是对 TCP/UDP 协议的抽象。
二、TCP vs UDP —— 必须烂熟于心的对比
| 维度 | TCP (Transmission Control Protocol) | UDP (User Datagram Protocol) |
|---|---|---|
| 连接性 | 面向连接（三次握手、四次挥手） | 无连接（直接发包） |
| 可靠性 | 可靠（重传、确认、排序、流量控制、拥塞控制） | 不可靠（丢包、乱序、重传、重复都可能发生） |
| 传输模式 | 字节流（stream-oriented） | 数据报（datagram-oriented，有明确边界） |
| 传输效率 | 较慢（头部 20+ 字节，开销大） | 快（头部仅 8 字节） |
| 使用场景 | HTTP、HTTPS、FTP、SMTP、数据库连接、RPC、聊天室等 | DNS、视频/音频直播、游戏、广播、IoT 传感器等 |
| Java 核心类 | Socket、ServerSocket | DatagramSocket、DatagramPacket |
| 是否有序 | 有序 | 无序 |
| 流量控制 | 有（滑动窗口） | 无 |
一句话总结：
- 需要可靠、有序、不丢数据 → 选 TCP
- 需要极致速度、低延迟、能容忍少量丢包 → 选 UDP
三、Java 网络编程三大模型（IO 模型认知）
Java 网络 IO 经历了三个时代：
| 模型 | 引入版本 | 核心特点 | 是否阻塞 | 适用场景 | 代表类 |
|---|---|---|---|---|---|
| BIO | JDK 1.0 | 阻塞式 IO，一连接一线程 | 阻塞 | 连接数少、低并发 | Socket、ServerSocket |
| NIO | JDK 1.4 | 非阻塞 IO + 多路复用（Selector） | 非阻塞 | 中高并发、连接多但活跃少 | Channel、Buffer、Selector |
| AIO | JDK 1.7 | 异步 IO（Proactor 模型） | 异步 | 极高并发、长连接 | AsynchronousSocketChannel 等 |
2025-2026 年主流认知：
- 小型项目、学习阶段 → BIO（最简单）
- 中大型服务器、网关、IM → NIO（Netty 是事实标准）
- 极致性能场景 → Netty（基于 NIO 封装）或 AIO（较少使用）
四、Java 网络编程最核心的类（java.net 包）
| 类名 | 作用 | 典型用法场景 |
|---|---|---|
InetAddress | 表示 IP 地址（域名解析） | 获取本机 IP、解析域名 |
Socket | 客户端 TCP 套接字 | 连接服务器、读写数据 |
ServerSocket | 服务端 TCP 监听套接字 | accept() 等待客户端连接 |
DatagramSocket | UDP 发送/接收套接字 | 无连接 UDP 通信 |
DatagramPacket | UDP 数据报（封装数据 + 地址） | 发送/接收 UDP 包 |
URL / URLConnection | 访问 HTTP/HTTPS/FTP 等资源 | 爬虫、调用 REST API |
HttpURLConnection | HTTP 专用连接（POST/GET/头/状态码） | 传统 HTTP 客户端 |
现代替代：
- HTTP 客户端 →
java.net.http.HttpClient（JDK 11+ 引入，推荐） - 高性能网络 → Netty / OkHttp / Apache HttpClient
五、必须记住的几个关键概念
- 端口号
- 0~1023：知名端口（系统保留，如 80、443、3306）
- 1024~49151：注册端口
- 49152~65535：动态/私有端口（程序常用）
- 三次握手 & 四次挥手
- 建立连接：SYN → SYN-ACK → ACK
- 关闭连接：FIN → ACK → FIN → ACK
- 粘包 & 半包（TCP 特有）
- TCP 是无边界字节流，不是一条消息对应一个包
- 常见解决方案：
- 定长消息
- 特殊分隔符（\n、\0）
- 长度前缀（最推荐：消息头 4 字节记录长度）
- 心跳机制
- 防止长连接被防火墙/网关干掉
- 常见方式：每 30s~60s 发送一次 ping/pong
- 域名解析
InetAddress addr = InetAddress.getByName("www.example.com");六、学习路径建议（从入门到进阶）
- 入门阶段（1-2 周）
- 掌握 BIO 的 TCP 服务器/客户端（echo、聊天室）
- 理解 UDP 的广播/组播
- 中级阶段（2-4 周）
- 手写 BIO + 线程池
- 理解粘包/半包并解决
- 实现心跳机制
- 高级阶段（持续积累）
- 深入 NIO（Channel、Buffer、Selector）
- 学习 Netty（主流企业级选择）
- 掌握协议设计（Protobuf、自定义二进制协议）
总结一句话认知
Java 网络编程的核心就是“用 Socket 操作 TCP/UDP 协议”，而真正决定系统能力的，是你对 IO 模型（BIO/NIO/AIO）、协议设计（粘包/心跳/分包）、并发模型（线程池/事件驱动）的理解深度。
如果你现在处于哪个阶段？
- 刚入门，想看最简单的 TCP echo 代码？
- 想搞懂 BIO 转 NIO 的本质区别？
- 还是准备直接上 Netty？
告诉我，我可以给出更针对性的讲解或完整示例代码。
