Java 网络 IO
信息
示例代码：code/learn-java/com.xzp.demo.bio
什么是网络 IO
网络 IO 是指通过网络进行输入输出的操作，是指在网络中把数据从一个地方传送到另一个地方的操作。
网络 IO 可以用来实现远程数据传输、实时数据传输、分布式系统通信等功能。
什么是 BIO
BIO（Blocking IO）是 Java 中的同步阻塞 IO，也是最常用的 IO 模型。它的工作流程是：客户端发出请求后，服务器端会进行资源的分配，等待客户端发送请求，服务器接收到客户端发送的请求后，进行相应的业务处理，服务器处理完毕后，会将处理结果返回给客户端，然后客户端接收到服务器返回的结果，完成一次请求的处理。
BIO 模型的优点是简单易理解，缺点是每一次请求都需要单独开辟一个线程去处理，如果请求 量很大，就会占用大量内存，效率也就较低。
BIO 可以用于小型的服务器程序，比如简单的局域网聊天服务器，简单的 FTP 服务器。
示例：一个基于 BIO 的服务端代码
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class Server {
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
// 这里accept函数调用地方，当外界没有任何连接建立的时候，是不会返回Socket对象的，会让程序长时间处于阻塞状态
Socket socket = serverSocket.accept();
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
byte[] bytes = new byte[1024];
// 另外 ，当连接建立后，如果连接的另一端没有发送数据的话，在调用read函数的时候，也是不会返回任何内容的，这样的设计也会导致程序长时间处于堵塞状态
int len = inputStream.read(bytes);
System.out.println(new String(bytes, 0, len));
inputStream.close();
socket.close();
serverSocket.close();
}
}
示例：一个基于 BIO 的客户端代码
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class Client {
public static void main(String[] args) throws IOException {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
try {
// 延迟3s执行
Thread.sleep(3000);
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
outputStream.write("HelloServer".getBytes());
outputStream.close();
socket.close();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
接下来，需要先启动 Server 端的程序，然后再启动 Client 端的程序，接着就会看到 Server 端程序的控制台中输出 HelloServer 的字样了。
一个简单的聊天室示例
基于 Java BIO 模型的聊天室
信息
示例代码：code/learn-java/com.xzp.demo.chat
设计思路
- 服务器启动后监听指定端口
- 客户端连接到服务器，服务器将其加入在线用户列表
- 客户端发送聊天消息，服务器接收并转发给其他在线用户
服务端
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
public class ChatRoomServer {
// 保存在线用户列表
private static List<Socket> socketList = new ArrayList<>();
public static void main(String[] args) {
try {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
System.out.println("服务器已开启，等待客户端连接...");
while (true) {
// 等待客户端连接
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("有客户端连接上来了：" + socket);
// 将客户端加入在线列表
socketList.add(socket);
// 启动一个新线程处理该客户端的消息
new ChatHandler(socket).start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 聊天处理线程
static class ChatHandler extends Thread {
private Socket socket;
public ChatHandler(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
public void run() {
try {
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
String msg = null;
while ((msg = br.readLine()) != null) {
// 收到客户端消息后，转发给其他客户端
System.out.println("收到客户端消息：" + msg);
for (Socket s : socketList) {
if (!s.equals(socket)) {
PrintWriter pw = new PrintWriter(s.getOutputStream());
pw.println(msg);
pw.flush();
}
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 客户端下线，从在线列表移除该 客户端连接
socketList.remove(socket);
}
}
}
}
客户端
import java.io.*;
import java.net.*;
import java.util.Scanner;
public class ChatRoomClient {
public static void main(String[] args) {
try {
Socket socket = new Socket("localhost", 8888);
System.out.println("成功连接上服务器");
// 从服务器接收消息
BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
new Thread(new Runnable() {
@Overridepublic void run() {
String msg = null;
try {
while ((msg = br.readLine()) != null) {
System.out.println("收到服务器消息：" + msg);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
// 向服务器发送消息
BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream()));
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String line = null;
while ((line = scanner.nextLine()) != null) {
bw.write(line);
bw.newLine();
bw.flush();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
总结
服务端主要流程：
- 监听端口，等待客户端连接
- 将客户端连接加入在线列表
- 启动一个新线程处理该客户端的消息，该线程不断从客户端输入流读取消息，转发给其他在线客户端
- 客户端下线时从在线列表移除该客户端连接
客户端主要流程：
- 连接服务器
- 从服务器输入流读取消息并输出
- 从控制台输入消息并发送给服务器
这是一个简单的基于 Java BIO 的聊天室。需要注意的是，BIO 模型下，每个客户端对应一个独立的线程，当客户端连接数增加时，线程数量也会增加，极大地浪费系统资源，因此在实际开发中不推荐使用。可 选的其他模型包括 NIO 和 Netty。