Java實現系統間的通信概覽
我們知道，所謂分佈式，無非就是“將一個系統拆分成多個子系統並散佈到不同設備”的過程而已。在微服務的大潮之中， 我們把系統拆分成了多個服務，根據需要部署在多個機器上，這些服務非常靈活，可以隨著訪問量彈性擴展。本質上而言，實現一個分佈式系統，最核心的部分無非有兩點：
如何拆分——可以有很多方式，核心依據一是業務需求，二是成本限制。這是實踐中構建分佈式系統時最主要的設計依據。
如何連接——光把系統拆開成各個子系統還不夠，關鍵是拆開後的各個子系統之間還要能通信，因此涉及通信協議設計的問題，需要考慮的因素很多，好消息是這部分其實成熟方案很多。
分佈式系統並非靈丹妙藥，解決問題的關鍵還是看你對問題本身的瞭解。通常我們需要使用分佈式的常見理由是：
為了性能擴展——系統負載高，單臺機器無法承載，希望通過使用多臺機器來提高系統的負載能力。
為了增強可靠性——軟件不是完美的，網絡不是完美的，甚至機器本身也不可能是完美的，隨時可能會出錯，為了避免故障，需要將業務分散開保留一定的冗餘度。
本篇要講的是分佈式應用中解決“如何連接”的問題，即Java是如何實現系統間的通信的。先上一張總圖：
Java實現系統間的通信概覽
我們知道，所謂分佈式，無非就是“將一個系統拆分成多個子系統並散佈到不同設備”的過程而已。在微服務的大潮之中， 我們把系統拆分成了多個服務，根據需要部署在多個機器上，這些服務非常靈活，可以隨著訪問量彈性擴展。本質上而言，實現一個分佈式系統，最核心的部分無非有兩點：
如何拆分——可以有很多方式，核心依據一是業務需求，二是成本限制。這是實踐中構建分佈式系統時最主要的設計依據。
如何連接——光把系統拆開成各個子系統還不夠，關鍵是拆開後的各個子系統之間還要能通信，因此涉及通信協議設計的問題，需要考慮的因素很多，好消息是這部分其實成熟方案很多。
分佈式系統並非靈丹妙藥，解決問題的關鍵還是看你對問題本身的瞭解。通常我們需要使用分佈式的常見理由是：
為了性能擴展——系統負載高，單臺機器無法承載，希望通過使用多臺機器來提高系統的負載能力。
為了增強可靠性——軟件不是完美的，網絡不是完美的，甚至機器本身也不可能是完美的，隨時可能會出錯，為了避免故障，需要將業務分散開保留一定的冗餘度。
本篇要講的是分佈式應用中解決“如何連接”的問題，即Java是如何實現系統間的通信的。先上一張總圖：
上圖中，我們看到圖片左邊的【網絡通信】，是由協議和網絡IO組成。協議如TCP/IP等在上一篇文章中已經介紹過，多出的Multicast（組播）此處也不再延伸介紹，有需要的同學另外自行了解即可。上一篇文章在介紹傳輸層的TCP協議時，已經提到了“TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。都設有接收緩存和發送緩存，用來臨時存放雙向通信的數據”。發送緩存也就是寫緩存，接收緩存也就是讀緩存。在客戶端與服務器經過三次握手建立連接後，在二者之間就相當於打開了一條可以互相傳送數據的道路，道路的兩端就是各自的讀寫緩存和我們所說的套接字Socket，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流。這種跨越網絡的數據IO流，就是我們說的網絡IO。然後可以看到網絡IO還分為了BIO、NIO和AIO，這個我們可以先不管，後面我會再細說。所以TCP連接差不多就是下圖這個樣子。
Java實現系統間的通信概覽
我們知道，所謂分佈式，無非就是“將一個系統拆分成多個子系統並散佈到不同設備”的過程而已。在微服務的大潮之中， 我們把系統拆分成了多個服務，根據需要部署在多個機器上，這些服務非常靈活，可以隨著訪問量彈性擴展。本質上而言，實現一個分佈式系統，最核心的部分無非有兩點：
如何拆分——可以有很多方式，核心依據一是業務需求，二是成本限制。這是實踐中構建分佈式系統時最主要的設計依據。
如何連接——光把系統拆開成各個子系統還不夠，關鍵是拆開後的各個子系統之間還要能通信，因此涉及通信協議設計的問題，需要考慮的因素很多，好消息是這部分其實成熟方案很多。
分佈式系統並非靈丹妙藥，解決問題的關鍵還是看你對問題本身的瞭解。通常我們需要使用分佈式的常見理由是：
為了性能擴展——系統負載高，單臺機器無法承載，希望通過使用多臺機器來提高系統的負載能力。
為了增強可靠性——軟件不是完美的，網絡不是完美的，甚至機器本身也不可能是完美的，隨時可能會出錯，為了避免故障，需要將業務分散開保留一定的冗餘度。
本篇要講的是分佈式應用中解決“如何連接”的問題，即Java是如何實現系統間的通信的。先上一張總圖：
上圖中，我們看到圖片左邊的【網絡通信】，是由協議和網絡IO組成。協議如TCP/IP等在上一篇文章中已經介紹過，多出的Multicast（組播）此處也不再延伸介紹，有需要的同學另外自行了解即可。上一篇文章在介紹傳輸層的TCP協議時，已經提到了“TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。都設有接收緩存和發送緩存，用來臨時存放雙向通信的數據”。發送緩存也就是寫緩存，接收緩存也就是讀緩存。在客戶端與服務器經過三次握手建立連接後，在二者之間就相當於打開了一條可以互相傳送數據的道路，道路的兩端就是各自的讀寫緩存和我們所說的套接字Socket，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流。這種跨越網絡的數據IO流，就是我們說的網絡IO。然後可以看到網絡IO還分為了BIO、NIO和AIO，這個我們可以先不管，後面我會再細說。所以TCP連接差不多就是下圖這個樣子。
在瞭解了Socket和網絡IO的含義之後，我們看回第一張圖的右邊，可以看到Java實現系統間的通信方式有基於Java API、基於開源框架、基於遠程通信技術等。下面，我們用Java代碼來一起實現一下這幾種方式。
Socket：socket本身並不是協議，它是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，是一組調用接口（TCP/IP網絡的API函數）。可以看做是對TCP/IP協議的封裝，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面，它的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已。
基於Java API
java.net 包中的 API 包含有網絡編程相關的類和接口。java.net 包中能夠找到對TCP協議、UDP協議、Multicast協議的支持。我們仍以基於TCP協議的網絡編程為例。
在編程開始前，我們再次簡單回顧一下計算機網絡中的傳輸層和TCP協議。
傳輸層為應用進程之間提供端口到端口的通信
TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。
（在看API的具體實現之前，思考一個有意思的問題：如果是交給你去實現客戶端與服務器的通信，你會設計多少個對象？如何設計它們的關係？如何做到面向對象設計？多看，多想，多換位思考，如果是你的話，你怎麼處理，這是對提高自己水平很有裨益的事，無論是做人還是做事。）
官方文檔提到：以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現：
- 服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。
- 服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。
- 服務器正在等待時，一個客戶端實例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。
- Socket 類的構造函數試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。
- 在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。
- 連接建立後，通過使用 I/O 流在進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。
上述流程有空就多看幾遍，我們後面講的所有通信都是基於上述流程。各種技術和框架不過是對這些流程不斷封裝、抽象、擴展而已，但是主流程仍是不變的。
現在，打開我們的IDEA或者Eclipse，按照API中的實現步驟，一起來實現下面的小目標。
（終於要回到我們熟悉的代碼部分了，Code Time Begin !）
小目標：對基於Java API的網絡編程有初步的瞭解。具體需求如下：
1）從客戶端把“Hello, I am xxx. Here is Client.”這條消息傳送給服務端；
2）從服務端讀取該消息，並給客戶端返回響應消息：“Hello, xxx, nice to meet you! Here is Server.”
我們可以按照以下步驟實現上述需求：
第一步：建項目
我們先新建一個項目distributed，再建一個名為mysocket的包。為了以後方便添加Jar包，我們建的是maven項目。
第二步：建服務端類
然後建一個服務端類：HelloServer，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloServer {
\t// 選擇一個端口作為服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 創建ServerSocket對象，相當於在服務端（本機）打開一個監聽
\t\tServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
\t\tSystem.out.println("開始監聽端口：" + port + "...");
\t\t// accept方法阻塞等待客戶端連接，連接成功後得到socket對象
\t\tSocket socket = serverSocket.accept();
\t\t// 獲取服務端socket的輸入流，客戶端通過這個輸入流給服務端傳遞消息
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸入流，輸出客戶端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("客戶端消息："+in.readUTF());
\t\t// 獲取服務端socket的輸出流，服務端端通過這個輸出流給客戶端傳遞消息
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸出流，給客戶端發送消息
\t\tout.writeUTF("Hello，jvxb， nice to meet you！Here is Server。");
\t\t// 關閉服務端socket。
\t\tsocket.close();
\t\t// 關閉監聽
\t\tserverSocket.close();
\t}
}
第三步：建客戶端類
然後建一個客戶端類：HelloClient，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloClient {
\t// 需連接的服務端IP或域名，此例中本機即為服務端。一般都是通過配置文件來設置。
\tprivate static String serverName = "127.0.0.1";
\t// 需連接的服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 通過指定服務端IP、服務端端口，連接到服務端，連接成功後獲得客戶端socket.
\t\tSocket clientSocket = new Socket(serverName, port);
\t\t// 通過客戶端socket，獲得客戶端輸出流。
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());
\t\t// 通過客戶端輸出流，向服務端發送消息。
\t\tout.writeUTF("Hello，I am jvxb！ Here is Client.");
\t\t// 通過客戶端輸出流，讀取服務端發送過來的消息。
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
\t\t// 輸出服務端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("服務器響應： " + in.readUTF());
\t\t// 關閉客戶端socket
\t\tclientSocket.close();
\t}
}
第四步：測試
1）運行服務端類
2）運行客戶端類
3）查看輸出結果
可以看到結果如下：
Java實現系統間的通信概覽
我們知道，所謂分佈式，無非就是“將一個系統拆分成多個子系統並散佈到不同設備”的過程而已。在微服務的大潮之中， 我們把系統拆分成了多個服務，根據需要部署在多個機器上，這些服務非常靈活，可以隨著訪問量彈性擴展。本質上而言，實現一個分佈式系統，最核心的部分無非有兩點：
如何拆分——可以有很多方式，核心依據一是業務需求，二是成本限制。這是實踐中構建分佈式系統時最主要的設計依據。
如何連接——光把系統拆開成各個子系統還不夠，關鍵是拆開後的各個子系統之間還要能通信，因此涉及通信協議設計的問題，需要考慮的因素很多，好消息是這部分其實成熟方案很多。
分佈式系統並非靈丹妙藥，解決問題的關鍵還是看你對問題本身的瞭解。通常我們需要使用分佈式的常見理由是：
為了性能擴展——系統負載高，單臺機器無法承載，希望通過使用多臺機器來提高系統的負載能力。
為了增強可靠性——軟件不是完美的，網絡不是完美的，甚至機器本身也不可能是完美的，隨時可能會出錯，為了避免故障，需要將業務分散開保留一定的冗餘度。
本篇要講的是分佈式應用中解決“如何連接”的問題，即Java是如何實現系統間的通信的。先上一張總圖：
上圖中，我們看到圖片左邊的【網絡通信】，是由協議和網絡IO組成。協議如TCP/IP等在上一篇文章中已經介紹過，多出的Multicast（組播）此處也不再延伸介紹，有需要的同學另外自行了解即可。上一篇文章在介紹傳輸層的TCP協議時，已經提到了“TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。都設有接收緩存和發送緩存，用來臨時存放雙向通信的數據”。發送緩存也就是寫緩存，接收緩存也就是讀緩存。在客戶端與服務器經過三次握手建立連接後，在二者之間就相當於打開了一條可以互相傳送數據的道路，道路的兩端就是各自的讀寫緩存和我們所說的套接字Socket，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流。這種跨越網絡的數據IO流，就是我們說的網絡IO。然後可以看到網絡IO還分為了BIO、NIO和AIO，這個我們可以先不管，後面我會再細說。所以TCP連接差不多就是下圖這個樣子。
在瞭解了Socket和網絡IO的含義之後，我們看回第一張圖的右邊，可以看到Java實現系統間的通信方式有基於Java API、基於開源框架、基於遠程通信技術等。下面，我們用Java代碼來一起實現一下這幾種方式。
Socket：socket本身並不是協議，它是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，是一組調用接口（TCP/IP網絡的API函數）。可以看做是對TCP/IP協議的封裝，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面，它的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已。
基於Java API
java.net 包中的 API 包含有網絡編程相關的類和接口。java.net 包中能夠找到對TCP協議、UDP協議、Multicast協議的支持。我們仍以基於TCP協議的網絡編程為例。
在編程開始前，我們再次簡單回顧一下計算機網絡中的傳輸層和TCP協議。
傳輸層為應用進程之間提供端口到端口的通信
TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。
（在看API的具體實現之前，思考一個有意思的問題：如果是交給你去實現客戶端與服務器的通信，你會設計多少個對象？如何設計它們的關係？如何做到面向對象設計？多看，多想，多換位思考，如果是你的話，你怎麼處理，這是對提高自己水平很有裨益的事，無論是做人還是做事。）
官方文檔提到：以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現：
- 服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。
- 服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。
- 服務器正在等待時，一個客戶端實例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。
- Socket 類的構造函數試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。
- 在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。
- 連接建立後，通過使用 I/O 流在進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。
上述流程有空就多看幾遍，我們後面講的所有通信都是基於上述流程。各種技術和框架不過是對這些流程不斷封裝、抽象、擴展而已，但是主流程仍是不變的。
現在，打開我們的IDEA或者Eclipse，按照API中的實現步驟，一起來實現下面的小目標。
（終於要回到我們熟悉的代碼部分了，Code Time Begin !）
小目標：對基於Java API的網絡編程有初步的瞭解。具體需求如下：
1）從客戶端把“Hello, I am xxx. Here is Client.”這條消息傳送給服務端；
2）從服務端讀取該消息，並給客戶端返回響應消息：“Hello, xxx, nice to meet you! Here is Server.”
我們可以按照以下步驟實現上述需求：
第一步：建項目
我們先新建一個項目distributed，再建一個名為mysocket的包。為了以後方便添加Jar包，我們建的是maven項目。
第二步：建服務端類
然後建一個服務端類：HelloServer，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloServer {
\t// 選擇一個端口作為服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 創建ServerSocket對象，相當於在服務端（本機）打開一個監聽
\t\tServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
\t\tSystem.out.println("開始監聽端口：" + port + "...");
\t\t// accept方法阻塞等待客戶端連接，連接成功後得到socket對象
\t\tSocket socket = serverSocket.accept();
\t\t// 獲取服務端socket的輸入流，客戶端通過這個輸入流給服務端傳遞消息
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸入流，輸出客戶端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("客戶端消息："+in.readUTF());
\t\t// 獲取服務端socket的輸出流，服務端端通過這個輸出流給客戶端傳遞消息
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸出流，給客戶端發送消息
\t\tout.writeUTF("Hello，jvxb， nice to meet you！Here is Server。");
\t\t// 關閉服務端socket。
\t\tsocket.close();
\t\t// 關閉監聽
\t\tserverSocket.close();
\t}
}
第三步：建客戶端類
然後建一個客戶端類：HelloClient，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloClient {
\t// 需連接的服務端IP或域名，此例中本機即為服務端。一般都是通過配置文件來設置。
\tprivate static String serverName = "127.0.0.1";
\t// 需連接的服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 通過指定服務端IP、服務端端口，連接到服務端，連接成功後獲得客戶端socket.
\t\tSocket clientSocket = new Socket(serverName, port);
\t\t// 通過客戶端socket，獲得客戶端輸出流。
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());
\t\t// 通過客戶端輸出流，向服務端發送消息。
\t\tout.writeUTF("Hello，I am jvxb！ Here is Client.");
\t\t// 通過客戶端輸出流，讀取服務端發送過來的消息。
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
\t\t// 輸出服務端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("服務器響應： " + in.readUTF());
\t\t// 關閉客戶端socket
\t\tclientSocket.close();
\t}
}
第四步：測試
1）運行服務端類
2）運行客戶端類
3）查看輸出結果
可以看到結果如下：
通過以上的例子我們可以看到，只需要簡單的幾行Java代碼，通過Java API我們就能夠實現基於TCP協議的客戶端/服務端通信。同理，通過DatagramSocket對象也能很快速地實現基於UDP協議的客戶端/服務端通信，此處不再展開。當然，我們上面舉的例子只是最基礎的。一般來說服務端不會只與一個客戶端連接，服務端需要監聽多個客戶端連接的話，就得讓accept()方法在while中持續循環，所以服務端的代碼一般都是配合多線程來使用，傳統做法是一個客戶端連接過來就開一個線程去單獨處理，這種處理是比較簡單容易實現，但很明顯客戶端連接一多，性能方面就跟不上了，因為光是線程的切換開銷就挺大的，更不用說每個線程都會佔用挺大的資源。那要怎麼解決性能的問題呢？功力深厚者，可以自己去設計出自己的一套東西去解決，像小兵我這種水平未到家的，我覺得用人家東西也挺不錯的。。比如我們可以直接使用Netty框架。
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Java實現系統間的通信概覽
我們知道，所謂分佈式，無非就是“將一個系統拆分成多個子系統並散佈到不同設備”的過程而已。在微服務的大潮之中， 我們把系統拆分成了多個服務，根據需要部署在多個機器上，這些服務非常靈活，可以隨著訪問量彈性擴展。本質上而言，實現一個分佈式系統，最核心的部分無非有兩點：
如何拆分——可以有很多方式，核心依據一是業務需求，二是成本限制。這是實踐中構建分佈式系統時最主要的設計依據。
如何連接——光把系統拆開成各個子系統還不夠，關鍵是拆開後的各個子系統之間還要能通信，因此涉及通信協議設計的問題，需要考慮的因素很多，好消息是這部分其實成熟方案很多。
分佈式系統並非靈丹妙藥，解決問題的關鍵還是看你對問題本身的瞭解。通常我們需要使用分佈式的常見理由是：
為了性能擴展——系統負載高，單臺機器無法承載，希望通過使用多臺機器來提高系統的負載能力。
為了增強可靠性——軟件不是完美的，網絡不是完美的，甚至機器本身也不可能是完美的，隨時可能會出錯，為了避免故障，需要將業務分散開保留一定的冗餘度。
本篇要講的是分佈式應用中解決“如何連接”的問題，即Java是如何實現系統間的通信的。先上一張總圖：
上圖中，我們看到圖片左邊的【網絡通信】，是由協議和網絡IO組成。協議如TCP/IP等在上一篇文章中已經介紹過，多出的Multicast（組播）此處也不再延伸介紹，有需要的同學另外自行了解即可。上一篇文章在介紹傳輸層的TCP協議時，已經提到了“TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。都設有接收緩存和發送緩存，用來臨時存放雙向通信的數據”。發送緩存也就是寫緩存，接收緩存也就是讀緩存。在客戶端與服務器經過三次握手建立連接後，在二者之間就相當於打開了一條可以互相傳送數據的道路，道路的兩端就是各自的讀寫緩存和我們所說的套接字Socket，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流。這種跨越網絡的數據IO流，就是我們說的網絡IO。然後可以看到網絡IO還分為了BIO、NIO和AIO，這個我們可以先不管，後面我會再細說。所以TCP連接差不多就是下圖這個樣子。
在瞭解了Socket和網絡IO的含義之後，我們看回第一張圖的右邊，可以看到Java實現系統間的通信方式有基於Java API、基於開源框架、基於遠程通信技術等。下面，我們用Java代碼來一起實現一下這幾種方式。
Socket：socket本身並不是協議，它是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，是一組調用接口（TCP/IP網絡的API函數）。可以看做是對TCP/IP協議的封裝，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面，它的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已。
基於Java API
java.net 包中的 API 包含有網絡編程相關的類和接口。java.net 包中能夠找到對TCP協議、UDP協議、Multicast協議的支持。我們仍以基於TCP協議的網絡編程為例。
在編程開始前，我們再次簡單回顧一下計算機網絡中的傳輸層和TCP協議。
傳輸層為應用進程之間提供端口到端口的通信
TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。
（在看API的具體實現之前，思考一個有意思的問題：如果是交給你去實現客戶端與服務器的通信，你會設計多少個對象？如何設計它們的關係？如何做到面向對象設計？多看，多想，多換位思考，如果是你的話，你怎麼處理，這是對提高自己水平很有裨益的事，無論是做人還是做事。）
官方文檔提到：以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現：
- 服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。
- 服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。
- 服務器正在等待時，一個客戶端實例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。
- Socket 類的構造函數試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。
- 在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。
- 連接建立後，通過使用 I/O 流在進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。
上述流程有空就多看幾遍，我們後面講的所有通信都是基於上述流程。各種技術和框架不過是對這些流程不斷封裝、抽象、擴展而已，但是主流程仍是不變的。
現在，打開我們的IDEA或者Eclipse，按照API中的實現步驟，一起來實現下面的小目標。
（終於要回到我們熟悉的代碼部分了，Code Time Begin !）
小目標：對基於Java API的網絡編程有初步的瞭解。具體需求如下：
1）從客戶端把“Hello, I am xxx. Here is Client.”這條消息傳送給服務端；
2）從服務端讀取該消息，並給客戶端返回響應消息：“Hello, xxx, nice to meet you! Here is Server.”
我們可以按照以下步驟實現上述需求：
第一步：建項目
我們先新建一個項目distributed，再建一個名為mysocket的包。為了以後方便添加Jar包，我們建的是maven項目。
第二步：建服務端類
然後建一個服務端類：HelloServer，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloServer {
\t// 選擇一個端口作為服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 創建ServerSocket對象，相當於在服務端（本機）打開一個監聽
\t\tServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
\t\tSystem.out.println("開始監聽端口：" + port + "...");
\t\t// accept方法阻塞等待客戶端連接，連接成功後得到socket對象
\t\tSocket socket = serverSocket.accept();
\t\t// 獲取服務端socket的輸入流，客戶端通過這個輸入流給服務端傳遞消息
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸入流，輸出客戶端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("客戶端消息："+in.readUTF());
\t\t// 獲取服務端socket的輸出流，服務端端通過這個輸出流給客戶端傳遞消息
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸出流，給客戶端發送消息
\t\tout.writeUTF("Hello，jvxb， nice to meet you！Here is Server。");
\t\t// 關閉服務端socket。
\t\tsocket.close();
\t\t// 關閉監聽
\t\tserverSocket.close();
\t}
}
第三步：建客戶端類
然後建一個客戶端類：HelloClient，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloClient {
\t// 需連接的服務端IP或域名，此例中本機即為服務端。一般都是通過配置文件來設置。
\tprivate static String serverName = "127.0.0.1";
\t// 需連接的服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 通過指定服務端IP、服務端端口，連接到服務端，連接成功後獲得客戶端socket.
\t\tSocket clientSocket = new Socket(serverName, port);
\t\t// 通過客戶端socket，獲得客戶端輸出流。
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());
\t\t// 通過客戶端輸出流，向服務端發送消息。
\t\tout.writeUTF("Hello，I am jvxb！ Here is Client.");
\t\t// 通過客戶端輸出流，讀取服務端發送過來的消息。
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
\t\t// 輸出服務端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("服務器響應： " + in.readUTF());
\t\t// 關閉客戶端socket
\t\tclientSocket.close();
\t}
}
第四步：測試
1）運行服務端類
2）運行客戶端類
3）查看輸出結果
可以看到結果如下：
通過以上的例子我們可以看到，只需要簡單的幾行Java代碼，通過Java API我們就能夠實現基於TCP協議的客戶端/服務端通信。同理，通過DatagramSocket對象也能很快速地實現基於UDP協議的客戶端/服務端通信，此處不再展開。當然，我們上面舉的例子只是最基礎的。一般來說服務端不會只與一個客戶端連接，服務端需要監聽多個客戶端連接的話，就得讓accept()方法在while中持續循環，所以服務端的代碼一般都是配合多線程來使用，傳統做法是一個客戶端連接過來就開一個線程去單獨處理，這種處理是比較簡單容易實現，但很明顯客戶端連接一多，性能方面就跟不上了，因為光是線程的切換開銷就挺大的，更不用說每個線程都會佔用挺大的資源。那要怎麼解決性能的問題呢？功力深厚者，可以自己去設計出自己的一套東西去解決，像小兵我這種水平未到家的，我覺得用人家東西也挺不錯的。。比如我們可以直接使用Netty框架。
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Java實現系統間的通信概覽
我們知道，所謂分佈式，無非就是“將一個系統拆分成多個子系統並散佈到不同設備”的過程而已。在微服務的大潮之中， 我們把系統拆分成了多個服務，根據需要部署在多個機器上，這些服務非常靈活，可以隨著訪問量彈性擴展。本質上而言，實現一個分佈式系統，最核心的部分無非有兩點：
如何拆分——可以有很多方式，核心依據一是業務需求，二是成本限制。這是實踐中構建分佈式系統時最主要的設計依據。
如何連接——光把系統拆開成各個子系統還不夠，關鍵是拆開後的各個子系統之間還要能通信，因此涉及通信協議設計的問題，需要考慮的因素很多，好消息是這部分其實成熟方案很多。
分佈式系統並非靈丹妙藥，解決問題的關鍵還是看你對問題本身的瞭解。通常我們需要使用分佈式的常見理由是：
為了性能擴展——系統負載高，單臺機器無法承載，希望通過使用多臺機器來提高系統的負載能力。
為了增強可靠性——軟件不是完美的，網絡不是完美的，甚至機器本身也不可能是完美的，隨時可能會出錯，為了避免故障，需要將業務分散開保留一定的冗餘度。
本篇要講的是分佈式應用中解決“如何連接”的問題，即Java是如何實現系統間的通信的。先上一張總圖：
上圖中，我們看到圖片左邊的【網絡通信】，是由協議和網絡IO組成。協議如TCP/IP等在上一篇文章中已經介紹過，多出的Multicast（組播）此處也不再延伸介紹，有需要的同學另外自行了解即可。上一篇文章在介紹傳輸層的TCP協議時，已經提到了“TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。都設有接收緩存和發送緩存，用來臨時存放雙向通信的數據”。發送緩存也就是寫緩存，接收緩存也就是讀緩存。在客戶端與服務器經過三次握手建立連接後，在二者之間就相當於打開了一條可以互相傳送數據的道路，道路的兩端就是各自的讀寫緩存和我們所說的套接字Socket，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流。這種跨越網絡的數據IO流，就是我們說的網絡IO。然後可以看到網絡IO還分為了BIO、NIO和AIO，這個我們可以先不管，後面我會再細說。所以TCP連接差不多就是下圖這個樣子。
在瞭解了Socket和網絡IO的含義之後，我們看回第一張圖的右邊，可以看到Java實現系統間的通信方式有基於Java API、基於開源框架、基於遠程通信技術等。下面，我們用Java代碼來一起實現一下這幾種方式。
Socket：socket本身並不是協議，它是應用層與TCP/IP協議族通信的中間軟件抽象層，是一組調用接口（TCP/IP網絡的API函數）。可以看做是對TCP/IP協議的封裝，它把複雜的TCP/IP協議族隱藏在Socket接口後面，它的出現只是使得程序員更方便地使用TCP/IP協議棧而已。
基於Java API
java.net 包中的 API 包含有網絡編程相關的類和接口。java.net 包中能夠找到對TCP協議、UDP協議、Multicast協議的支持。我們仍以基於TCP協議的網絡編程為例。
在編程開始前，我們再次簡單回顧一下計算機網絡中的傳輸層和TCP協議。
傳輸層為應用進程之間提供端口到端口的通信
TCP提供全雙工通信，會話雙方都可以同時接收和發送數據。
（在看API的具體實現之前，思考一個有意思的問題：如果是交給你去實現客戶端與服務器的通信，你會設計多少個對象？如何設計它們的關係？如何做到面向對象設計？多看，多想，多換位思考，如果是你的話，你怎麼處理，這是對提高自己水平很有裨益的事，無論是做人還是做事。）
官方文檔提到：以下步驟在兩臺計算機之間使用套接字建立TCP連接時會出現：
- 服務器實例化一個 ServerSocket 對象，表示通過服務器上的端口通信。
- 服務器調用 ServerSocket 類的 accept() 方法，該方法將一直等待，直到客戶端連接到服務器上給定的端口。
- 服務器正在等待時，一個客戶端實例化一個 Socket 對象，指定服務器名稱和端口號來請求連接。
- Socket 類的構造函數試圖將客戶端連接到指定的服務器和端口號。如果通信被建立，則在客戶端創建一個 Socket 對象能夠與服務器進行通信。
- 在服務器端，accept() 方法返回服務器上一個新的 socket 引用，該 socket 連接到客戶端的 socket。
- 連接建立後，通過使用 I/O 流在進行通信，每一個socket都有一個輸出流和一個輸入流，客戶端的輸出流連接到服務器端的輸入流，而客戶端的輸入流連接到服務器端的輸出流。
上述流程有空就多看幾遍，我們後面講的所有通信都是基於上述流程。各種技術和框架不過是對這些流程不斷封裝、抽象、擴展而已，但是主流程仍是不變的。
現在，打開我們的IDEA或者Eclipse，按照API中的實現步驟，一起來實現下面的小目標。
（終於要回到我們熟悉的代碼部分了，Code Time Begin !）
小目標：對基於Java API的網絡編程有初步的瞭解。具體需求如下：
1）從客戶端把“Hello, I am xxx. Here is Client.”這條消息傳送給服務端；
2）從服務端讀取該消息，並給客戶端返回響應消息：“Hello, xxx, nice to meet you! Here is Server.”
我們可以按照以下步驟實現上述需求：
第一步：建項目
我們先新建一個項目distributed，再建一個名為mysocket的包。為了以後方便添加Jar包，我們建的是maven項目。
第二步：建服務端類
然後建一個服務端類：HelloServer，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloServer {
\t// 選擇一個端口作為服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 創建ServerSocket對象，相當於在服務端（本機）打開一個監聽
\t\tServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
\t\tSystem.out.println("開始監聽端口：" + port + "...");
\t\t// accept方法阻塞等待客戶端連接，連接成功後得到socket對象
\t\tSocket socket = serverSocket.accept();
\t\t// 獲取服務端socket的輸入流，客戶端通過這個輸入流給服務端傳遞消息
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(socket.getInputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸入流，輸出客戶端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("客戶端消息："+in.readUTF());
\t\t// 獲取服務端socket的輸出流，服務端端通過這個輸出流給客戶端傳遞消息
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
\t\t// 通過服務端socket的輸出流，給客戶端發送消息
\t\tout.writeUTF("Hello，jvxb， nice to meet you！Here is Server。");
\t\t// 關閉服務端socket。
\t\tsocket.close();
\t\t// 關閉監聽
\t\tserverSocket.close();
\t}
}
第三步：建客戶端類
然後建一個客戶端類：HelloClient，代碼如下：
package socket;
import java.io.*;
import java.net.*;
public class HelloClient {
\t// 需連接的服務端IP或域名，此例中本機即為服務端。一般都是通過配置文件來設置。
\tprivate static String serverName = "127.0.0.1";
\t// 需連接的服務端端口
\tprivate static int port = 8888;
\tpublic static void main(String[] args) throws Exception {
\t\t// 通過指定服務端IP、服務端端口，連接到服務端，連接成功後獲得客戶端socket.
\t\tSocket clientSocket = new Socket(serverName, port);
\t\t// 通過客戶端socket，獲得客戶端輸出流。
\t\tDataOutputStream out = new DataOutputStream(clientSocket.getOutputStream());
\t\t// 通過客戶端輸出流，向服務端發送消息。
\t\tout.writeUTF("Hello，I am jvxb！ Here is Client.");
\t\t// 通過客戶端輸出流，讀取服務端發送過來的消息。
\t\tDataInputStream in = new DataInputStream(clientSocket.getInputStream());
\t\t// 輸出服務端發送過來的消息
\t\tSystem.out.println("服務器響應： " + in.readUTF());
\t\t// 關閉客戶端socket
\t\tclientSocket.close();
\t}
}
第四步：測試
1）運行服務端類
2）運行客戶端類
3）查看輸出結果
可以看到結果如下：
通過以上的例子我們可以看到，只需要簡單的幾行Java代碼，通過Java API我們就能夠實現基於TCP協議的客戶端/服務端通信。同理，通過DatagramSocket對象也能很快速地實現基於UDP協議的客戶端/服務端通信，此處不再展開。當然，我們上面舉的例子只是最基礎的。一般來說服務端不會只與一個客戶端連接，服務端需要監聽多個客戶端連接的話，就得讓accept()方法在while中持續循環，所以服務端的代碼一般都是配合多線程來使用，傳統做法是一個客戶端連接過來就開一個線程去單獨處理，這種處理是比較簡單容易實現，但很明顯客戶端連接一多，性能方面就跟不上了，因為光是線程的切換開銷就挺大的，更不用說每個線程都會佔用挺大的資源。那要怎麼解決性能的問題呢？功力深厚者，可以自己去設計出自己的一套東西去解決，像小兵我這種水平未到家的，我覺得用人家東西也挺不錯的。。比如我們可以直接使用Netty框架。