Java TCP通信

一、TCP協議簡介

TCP（傳輸控制協議）是一種可靠的、基於連接的協議，它在傳輸數據時能夠保證數據的可靠性和有序性。在TCP協議中，通信兩端通過三次握手建立連接，傳輸數據時可靠地分段傳輸，並通過確認、重傳等機制保證數據的可靠性和有序性。

相對於UDP協議，TCP協議的優點是可靠，缺點是效率較低。因此在需要傳輸可靠性高的數據時，一般使用TCP協議。

二、Java TCP通信的實現

Java提供了Socket和ServerSocket兩個類來實現TCP通信。其中Socket類用於與遠程主機建立連接，而ServerSocket類用於監聽端口，並等待客戶端連接。

三、TCP客戶端的實現

以下是一個TCP客戶端的基本實現代碼：

import java.io.*;
import java.net.*;

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String hostName = "localhost"; // 服務端主機名或IP地址
        int port = 1234; // 服務端監聽端口

        try (
            Socket socket = new Socket(hostName, port);
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            BufferedReader in = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        ) {
            BufferedReader stdIn =
                new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            String userInput;
            while ((userInput = stdIn.readLine()) != null) {
                out.println(userInput);
                System.out.println("服務器回復：" + in.readLine());
            }
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.err.println("無法連接到主機：" + hostName);
            System.exit(1);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("無法獲取I/O連接：" + hostName);
            System.exit(1);
        }
    }
}

客戶端通過創建一個Socket連接到服務端，並通過輸入輸出流傳輸數據。其中，Socket的構造函數參數為服務端的主機名和監聽端口。使用PrintWriter向服務端輸出數據，並使用BufferedReader從服務端接收響應數據。

四、TCP服務端的實現

以下是一個TCP服務端的基本實現代碼：

import java.net.*;
import java.io.*;

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        int port = 1234; // 監聽端口

        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port)) { 
            System.out.println("服務器正在監聽端口：" + port);
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                System.out.println("客戶端連接成功，客戶端IP地址：" + socket.getInetAddress());
                new ClientThread(socket).start();
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("無法監聽端口：" + port);
            System.exit(1);
        }
    }
}

class ClientThread extends Thread {
    private Socket socket;

    public ClientThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    public void run() {
        try (
            PrintWriter out =
                new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            BufferedReader in = new BufferedReader(
                new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        ) {
            String inputLine;
            while ((inputLine = in.readLine()) != null) {
                System.out.println("客戶端:" + socket.getInetAddress() + "輸入：" + inputLine);
                out.println("服務端回復：" + inputLine);
            }
            System.out.println("客戶端斷開連接");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace(); 
        }
    }
}

服務端通過使用ServerSocket監聽指定端口，並等待客戶端連接。一旦客戶端連接成功，服務端會創建一個ClientThread線程來處理客戶端的請求。ClientThread中，使用輸入輸出流與客戶端進行通信。其中， PrintWriter對象用於向客戶端輸出數據，BufferedReader對象用於從客戶端接收數據。

五、小結

通過Java的Socket和ServerSocket類，我們可以很方便地實現TCP通信。在實現TCP通信時，需要注意建立連接的順序，以及數據傳輸的可靠性。同時，我們還可以使用多線程來處理多個客戶端的請求，從而實現一個支持多客戶端的TCP服務器。