【愚公系列】2022年01月 Java教学课程 69-NIO结合Scoket的网络通信

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愚公搬代码 发表于 2022/01/15 23:19:57 2022/01/15
【摘要】 一.NIO结合Scoket的网络通信 1.NIO通道客户端客户端实现步骤打开通道指定IP和端口号写出数据释放资源示例代码public class NIOClient { public static void main(String[] args) throws IOException { //1.打开通道 SocketChannel socketChann...

一.NIO结合Scoket的网络通信

1.NIO通道客户端

  • 客户端实现步骤

    1. 打开通道
    2. 指定IP和端口号
    3. 写出数据
    4. 释放资源

  • 示例代码

    public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.打开通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

        //2.指定IP和端口号
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));

        //3.写出数据
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap("NIO结合Scoket的网络通信".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer);

        //4.释放资源
        socketChannel.close();
    }
}

2. NIO通道服务端

  • NIO通道

    • 服务端通道

      只负责建立建立，不负责传递数据

    • 客户端通道

      建立建立并将数据传递给服务端

    • 缓冲区

      客户端发送的数据都在缓冲区中

    • 服务端通道内部创建出来的客户端通道

      相当于客户端通道的延伸用来传递数据

  • 服务端实现步骤

    1. 打开一个服务端通道
    2. 绑定对应的端口号
    3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
    4. 此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
    5. 如果有客户端来连接了,则在服务端通道内部,再创建一个客户端通道,相当于是客户端通道的延伸
    6. 获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中
    7. 给客户端回写数据
    8. 释放资源

  • 示例代码

    public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
//        1.打开一个服务端通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
//        2.绑定对应的端口号
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));
//        3.通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
            //如果传递true 表示通道设置为阻塞通道...默认值
            //如果传递false 表示通道设置为非阻塞通道
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
//        4.此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
        while (true) {
//        5.如果有客户端来连接了，则在服务端通道内部，再创建一个客户端通道，相当于是客户端通道的延伸
            //此时已经设置了通道为非阻塞
            //所以在调用方法的时候,如果有客户端来连接,那么会创建一个SocketChannel对象.
            //如果在调用方法的时候,没有客户端来连接,那么他会返回一个null
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            //System.out.println(socketChannel);
            if(socketChannel != null){
//        6.客户端将缓冲区通过通道传递给服务端,就到了这个延伸通道socketChannel里面
//        7.服务端创建一个空的缓冲区装数据并输出
                ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                //获取传递过来的数据,并把他们放到byteBuffer缓冲区中.
                //返回值:
                    //正数: 表示本次读到的有效字节个数.
                    //0   : 表示本次没有读到有效字节.
                    //-1  : 表示读到了末尾
                int len = socketChannel.read(byteBuffer);
                System.out.println(new String(byteBuffer.array(),0,len));
              //8.释放资源
                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}

3. NIO通道练习

  • 客户端

    • 实现步骤

      1. 打开通道
      2. 指定IP和端口号
      3. 写出数据
      4. 读取服务器写回的数据
      5. 释放资源

    • 示例代码

      public class Clinet {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.打开通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        // 2.指定IP和端口号
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));
        // 3.写出数据
        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.wrap("NIO结合Scoket的网络通信双向通信版".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer1);
  		// 手动写入结束标记
        socketChannel.shutdownOutput();

        System.out.println("数据已经写给服务器");
        // 4.读取服务器写回的数据
        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len;
        while((len = socketChannel.read(byteBuffer2)) != -1){
            byteBuffer2.flip();
            System.out.println(new String(byteBuffer2.array(),0,len));
            byteBuffer2.clear();
        }
        // 5.释放资源
        socketChannel.close();
    }
}

  • 服务端

    • 实现步骤

      1. 打开一个服务端通道
      2. 绑定对应的端口号
      3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
      4. 此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
      5. 如果有客户端来连接了,则在服务端通道内部,再创建一个客户端通道,相当于是客户端通道的延伸
      6. 获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中
      7. 给客户端回写数据
      8. 释放资源

    • 示例代码

      public class Sever {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1，打开一个服务端通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 2，绑定对应的端口号
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));
        // 3，通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 4，此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
        while(true){
            //  5，如果有客户端来连接了，则在服务端通道内部，再创建一个客户端通道，相当于是客户端通道的延伸
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            if(socketChannel != null){
                System.out.println("此时有客户端来连接了");
                // 6,获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中
                ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                //socketChannel.read(byteBuffer1);
                int len;
                //针对于缓冲区来讲
                    //如果 从添加数据 ----> 获取数据 flip
                    //如果 从获取数据 ----> 添加数据 clear
                while((len = socketChannel.read(byteBuffer1)) != -1){
                    byteBuffer1.flip();
                    System.out.println(new String(byteBuffer1.array(),0,len));
                    byteBuffer1.clear();
                }

                System.out.println("接收数据完毕,准备开始往客户端回写数据");
                // 7,给客户端回写数据
                ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.wrap("您来了!!".getBytes());
                socketChannel.write(byteBuffer2);
                // 8,释放资源
                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}

4. NIO通道练习优化

  • 存在问题

    服务端内部获取的客户端通道在读取时,如果读取不到结束标记就会一直阻塞

  • 解决方案

    将服务端内部获取的客户端通道设置为非阻塞的

  • 示例代码

    // 客户端
public class Clinet {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));

        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.wrap("NIO结合Scoket的网络通信".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer1);

        System.out.println("数据已经写给服务器");

        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len;
        while((len = socketChannel.read(byteBuffer2)) != -1){
            System.out.println("客户端接收回写数据");
            byteBuffer2.flip();
            System.out.println(new String(byteBuffer2.array(),0,len));
            byteBuffer2.clear();
        }
        socketChannel.close();
    }
}
// 服务端
public class Sever {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));

        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        while(true){
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            if(socketChannel != null){
                System.out.println("此时有客户端来连接了");
              	// 将服务端内部获取的客户端通道设置为非阻塞的
                socketChannel.configureBlocking(false);
                //获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中
                ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                //socketChannel.read(byteBuffer1);
                int len;
                //针对于缓冲区来讲
                    //如果 从添加数据 ----> 获取数据 flip
                    //如果 从获取数据 ----> 添加数据 clear
                while((len = socketChannel.read(byteBuffer1)) > 0){
                    System.out.println("服务端接收发送数据");
                    byteBuffer1.flip();
                    System.out.println(new String(byteBuffer1.array(),0,len));
                    byteBuffer1.clear();
                }

                System.out.println("接收数据完毕,准备开始往客户端回写数据");

                ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.wrap("您来了!!!".getBytes());
                socketChannel.write(byteBuffer2);

                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}

5. NIO选择器

  • 概述

    选择器可以监视通道的状态,多路复用
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

  • 选择器对象

    • Selector

      选择器对象

    • SelectionKey

      绑定的key

    • SelectableChannel

      能使用选择器的通道

      • SocketChannel
      • ServerSocketChannel

6. NIO选择器改写服务端

  • 实现步骤

    1. 打开一个服务端通道(open)

    2. 绑定对应的端口号

    3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞

    4. 打开一个选择器（门卫大爷）

    5. 将选择器绑定服务端通道，并监视服务端是否准备好

    6. 如果有客户端来连接了，大爷会遍历所有的服务端通道，谁准备好了，就让谁来连接
      连接后，在服务端通道内部，再创建一个客户端延伸通道

    7. 如果客户端把数据传递过来了，大爷会遍历所有的延伸通道，谁准备好了，谁去接收数据

在这里插入图片描述

  • 代码实现

    // 客户端
public class Clinet {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));

        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.wrap("NIO结合Scoket的网络通信".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer1);

        System.out.println("数据已经写给服务器");

        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len;
        while((len = socketChannel.read(byteBuffer2)) != -1){
            System.out.println("客户端接收回写数据");
            byteBuffer2.flip();
            System.out.println(new String(byteBuffer2.array(),0,len));
            byteBuffer2.clear();
        }
        socketChannel.close();
    }
}
// 服务端
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.打开服务端通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        //2.让这个通道绑定一个端口
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));
        //3.设置通道为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //4.打开一个选择器
        //Selector --- 选择器
//        SelectionKey --- 绑定通道后返回那个令牌
  //      SelectableChannel --- 可以使用选择器的通道
        Selector selector = Selector.open();
        //5.绑定选择器和服务端通道
        serverSocketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while(true){
            System.out.println("11");
            //选择器会监视客户端通道的状态.
            //6.返回值就表示此时有多少个客户端来连接.
            int count = selector.select();
            System.out.println("222");
            if(count != 0){
                System.out.println("有客户端来连接了");
                //7.会遍历所有的服务端通道.看谁准备好了,谁准备好了,就让谁去连接.
                //获取所有服务端通道的令牌,并将它们都放到一个集合中,将集合返回.
                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                while(iterator.hasNext()){
                    //selectionKey 依次表示每一个服务端通道的令牌
                    SelectionKey selectionKey = iterator.next();
                    if(selectionKey.isAcceptable()){
                        //可以通过令牌来获取到了一个已经就绪的服务端通道
                        ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
                        //客户端的延伸通道
                        SocketChannel socketChannel = ssc.accept();
                        //将客户端延伸通道设置为非阻塞的
                        socketChannel.configureBlocking(false);
                        socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
                        //当客户端来连接的时候,所有的步骤已经全部执行完毕.
                    }else if(selectionKey.isReadable()){
                        //当前通道已经做好了读取的准备(延伸通道)
                        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                        //socketChannel.read(byteBuffer1);
                        int len;
                        while((len = socketChannel.read(byteBuffer1)) > 0){
                            byteBuffer1.flip();
                            System.out.println(new String(byteBuffer1.array(),0,len));
                            byteBuffer1.clear();
                        }
                        //给客户端的回写数据
                        socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("您来了!!!".getBytes()));
                        socketChannel.close();
                    }
                    iterator.remove();
                }
            }
        }
    }
}
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