java中nio的socket通信实例程序

虽然Java平台有不少相当不错的一步socket的框架，比如Netty，naga等，但是我们应该知其然并知其所以然。

nio是java New IO 的简称，从jdk1.4里提供的新api，Sun官方标榜的特性如下：

为所有的原始类型提供 (Buffer) 缓存支持
字符集编码解码解决方案
Channel：一个新的原始 I/O 抽象
支持锁和内存映射文件的文件访问接口
提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络 I/O
基本原理

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者，只要我们把需要探知的SocketChannel告诉Selector,我们接着做别的事情，当有事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的SocketChannel,然后，我们从这个Channel中读取数据，放心，包准能够读到，接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问，不断的轮询(目前就这一个算法)，一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生，比如数据来了，他就会站起来报告，交出一把钥匙，让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容

基于nio写起来的代码有点罗嗦，不如用框架写起来那么爽。这个服务端实现的功能比较简单，还是只把客户端发过来的数据再返回去。

服务端

初始化Selector

 代码如下 复制代码

private Selector initSelector() throws IOException {
 Selector socketSelector = SelectorProvider.provider().openSelector();
 this.serverChannel = ServerSocketChannel.open();
 serverChannel.configureBlocking(false);
 InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(this.hostAddress, this.port);
 serverChannel.socket().bind(isa);
 serverChannel.register(socketSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
 
 return socketSelector;
}

接受传入的连接

 代码如下 复制代码

private void accept(SelectionKey key) throws IOException {
 ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
 Socket socket = socketChannel.socket();
 socketChannel.configureBlocking(false);
 socketChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
 LOGGER.info("ACCEPT: " + socket.getInetAddress().toString());
}

接受数据

 代码如下 复制代码

private void read(SelectionKey key) throws IOException {
 SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
 this.readBuffer.clear();
 int numRead;
 try {
  numRead = socketChannel.read(this.readBuffer);
 } catch (IOException e) {
  key.cancel();
  socketChannel.close();
  return;
 }
 
 if (numRead == -1) {
  key.channel().close();
  key.cancel();
  return;
 }
 
 // Hand the data off to our worker thread
 this.worker.processData(this, socketChannel, this.readBuffer.array(), numRead);
}

发送数据

 代码如下 复制代码

private void write(SelectionKey key) throws IOException {
 SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
 List<ByteBuffer> queue = this.pendingData.get(socketChannel);
 
 while (!queue.isEmpty()) {
  ByteBuffer buf = queue.get(0);
  socketChannel.write(buf);
  if (buf.remaining() > 0) {
   break;
  }
  queue.remove(0);
 }
 
 if (queue.isEmpty()) {
  key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
 }
}

客户端

客户端的初始化相当简单

 代码如下 复制代码

private Selector initSelector() throws IOException {
 return SelectorProvider.provider().openSelector();
}

接受数据

 代码如下 复制代码

private void read(SelectionKey key) throws IOException {
 SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
 this.readBuffer.clear();
 
 int numRead;
 try {
  numRead = socketChannel.read(this.readBuffer);
 } catch (IOException e) {
  key.cancel();
  socketChannel.close();
  return;
 }
 
 if (numRead == -1) {
  key.channel().close();
  key.cancel();
  return;
 }
 
 // Handle the response
 this.handleResponse(socketChannel, this.readBuffer.array(), numRead);
}

发送数据

 代码如下 复制代码

private void write(SelectionKey key) throws IOException {
 SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
 List<ByteBuffer> queue = this.pendingData.get(socketChannel);
 
 while (!queue.isEmpty()) {
  ByteBuffer buf = queue.get(0);
  socketChannel.write(buf);
  if (buf.remaining() > 0) {
   break;
  }
  queue.remove(0);
 }
 
 if (queue.isEmpty()) {
  key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
 }
}

辅助类

EchoWorker负责把接受到的客户端数据再发送回去，你具体的业务逻辑可以通过类似的方法来实现。

 代码如下 复制代码
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
 
public class EchoWorker implements Runnable {
 private BlockingQueue<ServerDataEvent> queue = new LinkedBlockingQueue<ServerDataEvent>();
 
 public void processData(NioServer server, SocketChannel socket, byte[] data, int count) {
  byte[] dataCopy = new byte[count];
  System.arraycopy(data, 0, dataCopy, 0, count);
  try {
   queue.put(new ServerDataEvent(server, socket, dataCopy));
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
 
 public void run() {
 
  while (true) {
   try {
    ServerDataEvent dataEvent = queue.take();
    // Return to sender
    dataEvent.server.send(dataEvent.socket, dataEvent.data);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
  }
 }
}

ChangeRequest负责处理SocketChannel的状态

 代码如下 复制代码

import java.nio.channels.SocketChannel;
 
public class ChangeRequest {
 public static final int REGISTER = 1;
 public static final int CHANGEOPS = 2;
 
 public SocketChannel socket;
 public int type;
 public int ops;
 
 public ChangeRequest(SocketChannel socket, int type, int ops) {
  this.socket = socket;
  this.type = type;
  this.ops = ops;
 }
}

RspHandler是负责处理客户端数据，在实际的案例中，可以在此类中处理你自己的业务逻辑。

 代码如下 复制代码

public class RspHandler {
 private byte[] rsp = null;
 
 public synchronized boolean handleResponse(byte[] rsp) {
  this.rsp = rsp;
  this.notify();
  return true;
 }
 
 public synchronized void waitForResponse() {
  while (this.rsp == null) {
   try {
    this.wait();
   } catch (InterruptedException e) {
   }
  }
 
  System.out.println("PROCESS MESSAGE: " + new String(this.rsp));
 }
}

启动

 代码如下 复制代码

 // 客户端启动
public static void main(String[] args) throws UnknownHostException, IOException {
 for (int i = 0; i < 10; i++) {
  try {
   NioClient client = new NioClient(InetAddress.getLocalHost(), 9090);
   Thread t = new Thread(client);
   t.setDaemon(true);
   t.start();
   RspHandler handler = new RspHandler();
   client.send(("TEST MESSAGE " + i + 10).getBytes(), handler);
   handler.waitForResponse();
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }
 }
}
 
// 服务端启动
public static void main(String[] args) {
 try {
  EchoWorker worker = new EchoWorker();
  new Thread(worker).start();
  new Thread(new NioServer(null, 9090, worker)).start();
 } catch (IOException e) {
  e.printStackTrace();
 }
}
时间： 2024-10-06 05:18:36

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