java.net.Socket类是Java完成客户端TCP操作的基础类。其他建立TCP网络连接的面向客户端的类如URL、URLConnection等最终都会调用这个类的方法。这个类本身使用原生代码与主机操作系统的本地TCP栈进行通信。
Java中的Socket类是对客户端Socket的抽象，另外还有服务端Socket，是ServerSocket类，我们这里会一起讲到。

客户端Socket

构造Socket

Socket表示连接，那么肯定要指定连接的ip和端口号，Socket提供了几种构造方法：
image.png
我们来看其中最容易理解的一个:

  1. public Socket(String host, int port)
  2.         throws UnknownHostException, IOException
  3.     {
  4.         this(host != null ? new InetSocketAddress(host, port) :
  5.              new InetSocketAddress(InetAddress.getByName(null), port),
  6.              (SocketAddress) null, true);
  7.     }

这个构造方法就是提供一个host和一个端口号，然后它调用的是另外一个构造方法，我们从这可以看出，它使用host和端口号初始化了InetSocketAddress，InetSocketAddress代表一个IP地址（包括ip地址和端口号）。我们来看下这个构造方法的逻辑：

  1. private Socket(SocketAddress address, SocketAddress localAddr,
  2.                    boolean stream) throws IOException {
  3.         setImpl();
  5.         // backward compatibility
  6.         if (address == null)
  7.             throw new NullPointerException();
  9.         try {
  10.             createImpl(stream);
  11.             if (localAddr != null)
  12.                 bind(localAddr);
  13.             connect(address);
  14.         } catch (IOException | IllegalArgumentException | SecurityException e) {
  15.             try {
  16.                 close();
  17.             } catch (IOException ce) {
  18.                 e.addSuppressed(ce);
  19.             }
  20.             throw e;
  21.         }
  22.     }

它接收的第一个SocketAddress表示要连接的地址，第二个参数表示本地地址，也就是说我们可以指定从本地的哪个ip和哪个端口号去连接，不过一般情况下我们不需要指定。至于它的实现逻辑，就不去看了。

从Socket中读取数据

建立了Socket连接之后，我们就可以从Socket中获取数据了。这个很简单，因为数据就是一个输入流，我们可以直接通过它的getInputStream方法来得到这个输入流，然后解析其中的数据。
下面是一个示例，time.nist.gov这个host的13端口会返回一个可读的当前时间，我们可以用telnet来获取它：
image.png
如果通过socket来实现，也比较简单：

  1. public static void main(String[] args) throws IOException {
  2.         Socket socket = new Socket("time.nist.gov",13);
  3.         System.out.println(socket);
  4.         InputStream inputStream = socket.getInputStream();
  5.         BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
  6.         StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
  7.         int c;
  8.         while((c=bufferedReader.read())!=-1){
  9.             stringBuilder.append((char)c);
  10.         }
  11.         System.out.println(stringBuilder);
  12.     }

只要获取socket，然后拿到输入流，然后解析其中的数据即可。

  1. 59697 22-04-28 11:41:17 50 0 0 305.5 UTC(NIST) *

注意我们使用socket的InputStream拿到的是TCP的数据：
image.png
也就是TCP包里面除了首部之外的数据。所以我们要想知道解析这个数据，就需要知道它携带的数据的格式，然后根据格式来正确解析它。例如，如果要发送和接收HTTP请求数据，从InputStream中获取到的数据就会包含HTTP的header和HTTP的用户数据。

写入Socket

除了读取数据，Socket同样支持写入数据，并且实现也很简单，只要获取OutputStream即可：

  1. public static void main(String[] args) throws IOException {
  2.         try(Socket socket = new Socket("time.nist.gov",13)){
  3.             OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
  4.             BufferedWriter bufferedWriter = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(outputStream));
  5.             bufferedWriter.write("hello");
  6.         }
  8.     }

与读取数据一样，我们需要知道服务端需要怎样的数据格式，才能按照这种格式写入。

服务端Socket

客户端请求数据要被服务端处理，我们可以使用ServerSocket来构造一个服务端Socket来接收并处理客户端的请求。

构造服务端Socket

要想构造一个ServerSocket，最少得需要一个指定一个要绑定的端口。ServerSocket类提供了下面这些构造方法：
image.png
我们来看其中最简单的一个：

  1. public ServerSocket(int port) throws IOException {
  2.         this(port, 50, null);
  3.     }

一般来说，最简单的构造方法肯定是通过调用其他构造方法来实现的，这个也不例外，我们来看：

  1. public ServerSocket(int port, int backlog, InetAddress bindAddr) throws IOException {
  2.         setImpl();
  3.         if (port < 0 || port > 0xFFFF)
  4.             throw new IllegalArgumentException(
  5.                        "Port value out of range: " + port);
  6.         if (backlog < 1)
  7.           backlog = 50;
  8.         try {
  9.             bind(new InetSocketAddress(bindAddr, port), backlog);
  10.         } catch(SecurityException e) {
  11.             close();
  12.             throw e;
  13.         } catch(IOException e) {
  14.             close();
  15.             throw e;
  16.         }
  17.     }

这个构造方法有三个参数，第一个是要绑定的本地端口，如果是0，则会自动锁定一个端口，第二个是请求连接的最大数量，默认是50，第三个InetAddress表示从本地的哪个ip接收请求，如果为null，表示接收本地任意地址的请求。
理解了这个构造方法，其他的就简单了，因为其他构造方法都是调用这个方法来实现的。

接收请求

ServerSocket创建成功之后，我们需要使用它的accept方法来监听这个端口的入站连接。accept方法会一直阻塞，直到一个客户端尝试连接。此时accept方法将返回一个连接客户端和服务端的Socket对象，有了这个Socket，我们就可以获取它的InputStream和OutputStream来进行数据读取和写入了。