本次實驗采用Java語言，編寫了一個簡單的聊天室程序，可以實現多人之間的聊天。以下將對該程序進行詳盡分析，並對比分析該編程語言提供的網絡接口API與Linux Socket API之間的關系。
1、 網絡通信相關要素
1） 協議
通信的協議還是比較復雜的， java.net 包中包含的類和接口，它們提供低層次的通信細節。我們可以直接使用這 些類和接口，來專注於網絡程序開發，而不用考慮通信的細節。 java.net 包中提供了兩種常見的網絡協議的支持： TCP：傳輸控制協議 (Transmission Control Protocol)。TCP協議是面向連接的通信協議，即傳輸數據之前， 在發送端和接收端建立邏輯連接，然后再傳輸數據，它提供了兩台計算機之間可靠無差錯的數據傳輸。 三次握手：TCP協議中，在發送數據的准備階段，客戶端與服務器之間的三次交互，以保證連接的可 靠。 第一次握手，客戶端向服務器端發出連接請求，等待服務器確認。 第二次握手，服務器端向客戶端回送一個響應，通知客戶端收到了連接請求。 第三次握手，客戶端再次向服務器端發送確認信息，確認連接。整個交互過程如下圖所示。
完成三次握手，連接建立后，客戶端和服務器就可以開始進行數據傳輸了。由於這種面向連接的特性，TCP協議可 以保證傳輸數據的安全，所以應用十分廣泛，例如下載文件、瀏覽網頁等。
UDP：用戶數據報協議(User Datagram Protocol)。UDP協議是一個面向無連接的協議。傳輸數據時，不需 要建立連接，不管對方端服務是否啟動，直接將數據、數據源和目的地都封裝在數據包中，直接發送。每個 數據包的大小限制在64k以內。它是不可靠協議，因為無連接，所以傳輸速度快，但是容易丟失數據。日常應 用中,例如視頻會議、QQ聊天等。
2） IP地址
IP地址：指互聯網協議地址（Internet Protocol Address），俗稱IP。IP地址用來給一個網絡中的計算機設 備做唯一的編號。
IP地址分類 IPv4：是一個32位的二進制數，通常被分為4個字節，表示成 a.b.c.d 的形式，例如 192.168.65.100 。其 中a、b、c、d都是0~255之間的十進制整數，那么最多可以表示42億個。IPv6：由於互聯網的蓬勃發展，IP地址的需求量愈來愈大，但是網絡地址資源有限，使得IP的分配越發緊張。 有資料顯示，全球IPv4地址在2011年2月分配完畢。 為了擴大地址空間，擬通過IPv6重新定義地址空間，采用128位地址長度，每16個字節一組，分成8組十六進 制數，表示成 ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789 ，號稱可以為全世界的每一粒沙子編上一個網 址，這樣就解決了網絡地址資源數量不夠的問題。
3） 端口號
網絡的通信，本質上是兩個進程（應用程序）的通信。每台計算機都有很多的進程，那么在網絡通信時，如何區分 這些進程呢？ 如果說IP地址可以唯一標識網絡中的設備，那么端口號就可以唯一標識設備中的進程（應用程序）了。 端口號：用兩個字節表示的整數，它的取值范圍是0~65535。其中，0~1023之間的端口號用於一些知名的網 絡服務和應用，普通的應用程序需要使用1024以上的端口號。如果端口號被另外一個服務或應用所占用，會 導致當前程序啟動失敗。 利用 協議 + IP地址 + 端口號 三元組合，就可以標識網絡中的進程了，那么進程間的通信就可以利用這個標識與其 它進程進行交互。
2、 服務端程序主要代碼
/** * 創建服務器 啟動服務監聽1001端口 */
public AppServer() { sFrame = new ServerFrame(); try { serverSocket = new ServerSocket(1001); InetAddress address = InetAddress.getLocalHost(); sFrame.txtServerName.setText(address.getHostName()); sFrame.txtIP.setText(address.getHostAddress()); sFrame.txtPort.setText("1001"); } catch (IOException e) { fail(e, "不能啟動服務！"); } sFrame.txtStatus.setText("已啟動..."); this.start(); // 啟動線程
}
3、 客戶端程序主要代碼
public void run() { int intMessageCounter = 0; int intUserTotal = 0; boolean isFirstLogin = true; // 判斷是否剛登陸 boolean isFound; // 判斷是否找到用戶 Vector user_exit = new Vector(); try { for (;;) { Socket toServer; toServer = new Socket(strServerIp, 1001); // 將信息發往服務器 messobj = new Message(); ObjectOutputStream streamtoserver = new ObjectOutputStream( toServer.getOutputStream()); streamtoserver.writeObject((Message) messobj); // 收來自服務器的信息 ObjectInputStream streamfromserver = new ObjectInputStream( toServer.getInputStream()); messobj = (Message) streamfromserver.readObject(); // //////刷新聊天信息列表////////// if (isFirstLogin) // 如果剛登陸 { intMessageCounter = messobj.chat.size(); // 屏蔽該用戶登陸前的聊天內容 isFirstLogin = false; } if (!serverMessage.equals(messobj.serverMessage)) { serverMessage = messobj.serverMessage; taUserMessage.append("[系統消息]：" + serverMessage+"\n"); } for (int i = intMessageCounter; i < messobj.chat.size(); i++) { Chat temp = (Chat) messobj.chat.elementAt(i); String temp_message; if (temp.chatUser.equals(strLoginName)) { if (temp.chatToUser.equals(strLoginName)) { temp_message = "系統提示您：請不要自言自語！" + "\n"; } else { if (!temp.whisper) { temp_message = temp.chatUser + ":"+ temp.chatMessage+ "\n"; } } } else { if (temp.chatToUser.equals(strLoginName)) { if (!temp.whisper) { temp_message = temp.chatUser + ":"+ temp.chatMessage+ "\n"; } } else { if (!temp.chatUser.equals(temp.chatToUser)) // 對方沒有自言自語 { if (!temp.whisper) // 不是悄悄話 { temp_message = temp.chatUser + ":"+ temp.chatMessage+ "\n"; } else { temp_message = ""; } } else { temp_message = ""; } } } taUserMessage.append(temp_message); intMessageCounter++; }
4、 實驗結果截圖
實現基於tcp的網絡通信，服務端程序監聽本地ip地址127.0.0.1，監聽端口號為1001。客戶端程序向本機該端口號發送消息。服務器接收到客戶端消息，將該消息轉發給每一個客戶端，從而實現多人通信。
5、java socket接口與Linux socket api之間的關系
在Java中，提供了兩個類用於實現TCP通信程序： 1. 客戶端： java.net.Socket 類表示。創建 Socket 對象，向服務端發出連接請求，服務端響應請求，兩者建 立連接開始通信。 2. 服務端： java.net.ServerSocket 類表示。創建 ServerSocket 對象，相當於開啟一個服務，並等待客戶端 的連接。以下是java中socket編程中一些常用方法，即接口public InputStream getInputStream() ： 返回此套接字的輸入流。 如果此Scoket具有相關聯的通道，則生成的InputStream 的所有操作也關聯該通道。 關閉生成的InputStream也將關閉相關的Socket。 public OutputStream getOutputStream() ： 返回此套接字的輸出流。 如果此Scoket具有相關聯的通道，則生成的OutputStream 的所有操作也關聯該通道。 關閉生成的OutputStream也將關閉相關的Socket。 public void close() ：關閉此套接字。 一旦一個socket被關閉，它不可再使用。 關閉此socket也將關閉相關的InputStream和OutputStream 。 public void shutdownOutput() ： 禁用此套接字的輸出流。 任何先前寫出的數據將被發送，隨后終止輸出流。
那么java 這些接口與Linux socket api之間有哪些關系呢？
1)Socket toServer = new Socket(strServerIp, 1001)即socket接口對Linux API的調用，具體如下：
1 創建socket結構體
2 將對應socket和本地協議地址對應(執行bind函數)，將當前網絡命名空間名和端口存到bhash()，可以理解為，綁定到系統能夠找到的地方。
3 listen()監聽，即檢查偵聽端口是否存在bhash中，初始化csk_accept_queue，將tcp_sock指針存放到listening_hash表。
2)accpet()方法在Linux 的底層詳細如下：
linux中由TCP服務器調用，從已完成的連接隊列的隊頭返回下一個已完成連接；成功則會返回由內核創建的新的描述符,在並發服務器中，accept()返回后，服務器會調用fork函數，創建一個子進程，由該子進程來和客戶端進行通訊，此時套接口對應文件描述符的引用計數會增加。