Java在Ubuntu上的網絡編程指南

1. 準備工作：安裝JDK

在Ubuntu上進行Java網絡編程前，需先安裝Java開發工具包（JDK）。推薦使用OpenJDK 11及以上版本（穩定且開源），通過以下命令完成安裝：

sudo apt update
sudo apt install openjdk-11-jdk -y

安裝完成后，通過java -version和javac -version命令驗證安裝是否成功（應顯示JDK版本信息）。

2. 核心基礎：TCP套接字編程

TCP（傳輸控制協議）是Java網絡編程中最常用的可靠協議，適用于需要數據完整性的場景（如文件傳輸、聊天應用）。其核心類為ServerSocket（服務器端）和Socket（客戶端）。

2.1 TCP服務器端實現

服務器端通過ServerSocket監聽指定端口，等待客戶端連接。每接收到一個客戶端連接，就創建一個Socket對象處理通信。以下是一個簡單的回顯服務器示例：

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

public class TCPServer {
    public static void main(String[] args) {
        final int PORT = 12345; // 監聽端口
        try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(PORT)) {
            System.out.println("服務器已啟動，等待客戶端連接...");
            while (true) {
                Socket clientSocket = serverSocket.accept(); // 阻塞等待客戶端連接
                System.out.println("客戶端已連接：" + clientSocket.getInetAddress());
                
                // 獲取輸入/輸出流（用于數據傳輸）
                BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
                PrintWriter out = new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
                
                String clientMessage;
                while ((clientMessage = in.readLine()) != null) { // 讀取客戶端消息
                    System.out.println("收到客戶端消息：" + clientMessage);
                    out.println("服務器回復：" + clientMessage); // 發送回復
                }
                
                clientSocket.close(); // 關閉客戶端連接
            }
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("服務器異常：" + e.getMessage());
        }
    }
}

2.2 TCP客戶端實現

客戶端通過Socket連接到服務器，獲取輸入/輸出流后即可發送和接收數據。以下是一個簡單的客戶端示例：

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

public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) {
        final String SERVER_ADDRESS = "localhost"; // 服務器地址（本地測試用）
        final int PORT = 12345; // 服務器端口
        
        try (Socket socket = new Socket(SERVER_ADDRESS, PORT)) {
            System.out.println("已連接到服務器");
            
            // 獲取輸入/輸出流
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            BufferedReader consoleInput = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            
            String userInput;
            while (true) {
                System.out.print("請輸入消息（輸入'bye'退出）：");
                userInput = consoleInput.readLine();
                if ("bye".equalsIgnoreCase(userInput)) break;
                
                out.println(userInput); // 發送消息到服務器
                String serverResponse = in.readLine(); // 接收服務器回復
                System.out.println("服務器回復：" + serverResponse);
            }
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.err.println("無法找到服務器：" + e.getMessage());
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("客戶端異常：" + e.getMessage());
        }
    }
}

2.3 編譯與運行

1. 將上述代碼保存為TCPServer.java和TCPClient.java，存放在同一目錄下。
2. 編譯代碼：

   javac TCPServer.java TCPClient.java
   

3. 運行服務器：在終端1中執行java TCPServer，服務器將開始監聽端口。
4. 運行客戶端：在終端2中執行java TCPClient，客戶端將連接到服務器并允許輸入消息。輸入bye可退出客戶端。

3. UDP網絡編程（可選）

若需要更高效的無連接通信（如實時視頻流、在線游戲），可使用UDP協議。其核心類為DatagramSocket（用于發送/接收數據包）和DatagramPacket（封裝數據包）。
以下是一個簡單的UDP服務器和客戶端示例：

• UDP服務器：

  import java.net.*;
  public class UDPServer {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          final int PORT = 12345;
          DatagramSocket socket = new DatagramSocket(PORT);
          byte[] buffer = new byte[1024];
          
          System.out.println("UDP服務器已啟動，等待數據...");
          DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length);
          socket.receive(packet); // 阻塞等待數據包
          
          String received = new String(packet.getData(), 0, packet.getLength());
          System.out.println("收到客戶端消息：" + received);
          
          // 發送回復
          String response = "UDP服務器已收到消息";
          DatagramPacket reply = new DatagramPacket(response.getBytes(), response.length(), 
              packet.getAddress(), packet.getPort());
          socket.send(reply);
          
          socket.close();
      }
  }
  

• UDP客戶端：

  import java.net.*;
  public class UDPClient {
      public static void main(String[] args) throws IOException {
          final String SERVER_ADDRESS = "localhost";
          final int PORT = 12345;
          DatagramSocket socket = new DatagramSocket();
          
          String message = "Hello, UDP Server!";
          byte[] buffer = message.getBytes();
          DatagramPacket packet = new DatagramPacket(buffer, buffer.length, 
              InetAddress.getByName(SERVER_ADDRESS), PORT);
          socket.send(packet); // 發送數據包
          
          // 接收回復
          byte[] replyBuffer = new byte[1024];
          DatagramPacket replyPacket = new DatagramPacket(replyBuffer, replyBuffer.length);
          socket.receive(replyPacket);
          String reply = new String(replyPacket.getData(), 0, replyPacket.getLength());
          System.out.println("服務器回復：" + reply);
          
          socket.close();
      }
  }
  

編譯運行方式與TCP類似，但需注意UDP是無連接的，無需accept()步驟。

4. 常見問題排查

• 端口被占用：若啟動服務器時報錯“Address already in use”，說明端口已被其他程序占用?？赏ㄟ^sudo lsof -i :端口號查看占用進程，或更換端口（如12346）。
• 連接失敗：若客戶端無法連接到服務器，需檢查服務器是否啟動、IP地址是否正確（localhost表示本機，遠程服務器需替換為真實IP），以及防火墻是否阻止了端口（可通過sudo ufw allow 端口號開放端口）。

通過以上步驟，你可在Ubuntu上使用Java實現基本的網絡編程。根據需求，可進一步擴展為多線程服務器（處理多個客戶端）、HTTP服務器（處理網頁請求）或加密通信（SSL/TLS）等高級功能。