今天这篇博客主要是记录一下如何使用 Java 编写 TCP 网络通信程序，然后实现一个文件上传程序和一个简易的 HTTP 服务器。
首先说一下 TCP 通信的过程。服务端程序监听在服务器的某一个端口上，等待客户端的连接，负责监听的是监听套接字，可以称之为 listen_socket，当有客户端连接时，操作系统会创建一个新的套接字 connect_socket，这个套接字专门负责与刚刚连接的客户端进行通信，listen_socket 则继续监听。
客户端要想与服务端进行通信，首先需要创建一个 Socket，然后指定服务器的 IP 地址和端口号进行连接。
服务端
服务端的实现步骤如下：
- 创建一个 ServerSocket 对象，指定端口号。
- 使用 ServerSocket 对象中的 accept 方法，获取到请求的客户端 Socket。
- 使用 Socket 对象中的 getInputStream 方法，获取到网络字节输入流 InputStream 对象。
- 使用 InputStream 对象中的 read 方法读取客户端发送的数据。
- 使用 Socket 对象中的 getOutputStream 方法，获取到网络字节输出流 OutputStream 对象。
- 使用 OutputStream 对象中的 write 方法，给客户端发送数据。
- 释放资源（关闭 Socket 和 SocketServer）。
代码如下：
package com.company;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class TCPServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
Socket socket = server.accept();
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes, 0, len));
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("收到，谢谢！".getBytes());
socket.close();
server.close();
}
}
客户端
客户端的实现步骤如下：
- 创建一个客户端 Socket 对象，构造方法中绑定服务器的 IP 地址和端口号。
- 使用 Socket 对象中的 getOutputStream 方法，获取网络字节输出流 OutputStream 对象
- 使用 OutputStream 对象中的 write 方法，给服务器发送数据。
- 使用 Socket 对象中的 getInputStream 方法，获取网络字节输入流 InputStream 对象。
- 使用 InputStream 对象中的 read 方法读取服务器反馈的数据。
- 释放资源（关闭 Socket）。
代码如下：
package com.company;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class TCPClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
OutputStream os = socket.getOutputStream();
os.write("你好，服务器。".getBytes());
InputStream is = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
int len = is.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes, 0, len));
socket.close();
}
}
依次启动服务端和客户端程序，我们会看到下面的输出结果。
实战
文件上传
下面实现一个简单的文件上传程序。代码比较简单，而且注释很详细，就不再赘述了。
服务端代码：
package com.company.fileupload;
import java.io.File;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.Random;
public class Server {
public static void saveFile(Socket socket) {
try {
//使用Socket对象中的方法getInputStream，获取到网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//判断“/tmp/upload/”这个目录是否存在，不存在则创建
File file = new File("/tmp/upload/");
if (!file.exists()){
file.mkdirs();
}
//为防止文件重名，将文件命名为“supermouse+时间戳+随机数”的格式
String fileName = "supermouse" + System.currentTimeMillis() + new Random().nextInt(9999) + ".jpg";
//创建一个本地字节输出流FileOutputStream对象，构造方法中绑定要输出的目的地
FileOutputStream fos = new FileOutputStream(file + "/" + fileName);
//使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取客户端上传的文件
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
System.out.println("服务端开始向硬盘写入文件，文件名：" + fileName);
while ((len = is.read(bytes)) != -1){
//使用本地字节输出流FileOutputStream对象中的方法write，把读取到的文件保存到服务器的硬盘上
fos.write(bytes, 0, len);
}
System.out.println("服务端读取文件完毕！");
//使用Socket对象中的getOutputStream，获取到网络字节输出流OutputStream对象
//使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，给客户端回写“上传成功”
socket.getOutputStream().write("上传成功！".getBytes());
//释放资源（关闭FileOutputStream、Socket、ServerSocket）
fos.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建一个服务器ServerSocket对象，指定端口号8888
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
/**
* 使用死循环，让服务器一直处于监听状态
*/
while (true){
//使用ServerSocket对象中的方法accept，获取到请求的客户端Socket
Socket socket = server.accept();
new Thread(() -> saveFile(socket)).start(); //当有客户端连接时，创建一个新的线程处理客户端请求
}
}
}
客户端代码：
package com.company.fileupload;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建本地字节输入流FileInputStream对象，构造方法中绑定要读取的数据源
FileInputStream fis = new FileInputStream("/home/supermouse/1.jpg");
//创建一个客户端Socket对象，构造方法中绑定服务器的IP地址和端口号
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
//使用Socket中的getOutputStream，获取网络字节输出流OutputStream对象
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//使用本地字节输入流FileInputStream对象中的方法read，读取本地文件
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len = fis.read(bytes)) != -1){
//使用网络字节输出流OutputStream对象中的方法write，把读取到的文件上传到服务器
os.write(bytes, 0, len);
}
socket.shutdownOutput(); //关闭此套接字的输出流（这一步很重要，如果缺少了，服务器读取文件之后将进入阻塞状态）mmmmmm
//使用Socket中的getInputStream，获取网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
System.out.println("文件发送完毕！");
//使用网络字节输入流InputStream对象中的方法read读取服务器回写的数据
while((len = is.read(bytes)) != -1){
System.out.println(new String(bytes, 0, len));
}
//释放资源（关闭FileInputStream、Socket）
fis.close();
socket.close();
}
}
HTTP 服务器
接下来我们要实现的 HTTP 服务器其实逻辑上和刚才那个文件上传程序差不多，区别在于刚才的文件上传程序是客户端发送文件，服务端接收文件，这个 HTTP 服务器刚好相反，需要给客户端发送文件（包括 html 文件、图片等）。那么服务器怎么知道该给客户端发送哪个文件呢？这就需要解析 HTTP 的请求信息了。
由于 HTTP 协议很复杂，具体细节就不再多说了，你只需要知道，当我们在浏览器中输入一个 URL 的时候，服务器接收到的 HTTP 请求的第一行就会包含这个 URL 的一部分，比如我在浏览器中输入：http://127.0.0.1:8888/NetWork/web/index.html，其中 NetWork 是 Java 项目的名称。
项目目录结构如下：
HTTP 请求的第一行就会是这样的信息：GET /NetWork/web/index.html HTTP/1.1，那么我们只要把 NetWork/web/index.html 提取出来，就可以把相应的文件返回给客户端（也就是浏览器）了。
代码如下：
package com.company.BSTCP;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* HTTP 服务器
*/
public class HTTPServer {
public static void handleRequest(Socket socket){
try {
//使用Socket对象中的方法getInputStream，获取到网络字节输入流InputStream对象
InputStream is = socket.getInputStream();
//把网络字节输入流对象is转换为字符缓冲输入流
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
//把客户端请求信息的第一行读取出来，即：GET /NetWork/web/index.html HTTP/1.1
String line = br.readLine();
System.out.println(line);
//把读取的信息进行切割，只要中间的部分，即：/NetWork/web/index.html
String[] arr = line.split(" ");
//获取当前项目根目录的父目录
String projectParent = new File(new File("").getCanonicalPath()).getParent();
//创建一个本地字节输入流，构造方法中绑定要读取的html文件路径
FileInputStream fis = new FileInputStream(projectParent + arr[1]);
//使用Socket中的方法getOutputStream获取网络字节输出流OutputStream对象
OutputStream os = socket.getOutputStream();
//写入Http协议响应头（固定写法）
os.write("HTTP/1.1 200 OKrn".getBytes());
os.write("Content-Type:text/htmlrn".getBytes());
os.write("rn".getBytes()); //必须写入空行，否则浏览器不解析
//一读一写复制文件，把文件读取的html文件发送给客户端
int len = 0;
byte[] bytes = new byte[1024];
while ((len = fis.read(bytes)) != -1){
os.write(bytes, 0, len);
}
//释放资源
fis.close();
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建一个服务器ServerSocket对象，指定端口号8888
ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
while (true) {
//使用ServerSocket对象中的方法accept，获取到请求的客户端Socket（这里的客户端是浏览器）
Socket socket = server.accept();
new Thread(() -> handleRequest(socket)).start();
}
}
}
有一个地方需要提一下，就是如果 index.html 文件中有图片的话，浏览器会再开一个线程来请求图片文件。
我的 index.html 文件的内容如下：
<!DOCTYPE html>
<html lang="en">
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>Welcome!</title>
</head>
<body>
<h1>Hello! I'm supermouse.</h1>
<img src="tree.jpg">
</body>
</html>
启动程序，在浏览器地址栏中输入：http://127.0.0.1:8888/NetWork/web/index.html，会看到浏览器显示如下：
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