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文章目录
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- Java BIO的概念
- Java API解析
- 服务器端API
-
- 创建服务端套接字
- 绑定本地套接字地址
- 监听客户端连接
- 读取客户端数据
- 向客户端写入数据
- 客户端API
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- 创建客户端套接字
- 连接服务器端
- 读/写数据
- 示例代码
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- 服务端示例代码
- 客户端示例代码
Java BIO的概念 Java BIO(Blocking I/O)是一种同步阻塞式I/O模型,从JDK1.0到JDK1.3,Java只能使用BIO实现Socket通信。
在BIO通信模型中,有一个独立的Acceptor线程,来负责监听客户端的连接,它每接收到一个客户端连接,都会为之创建一个新的线程,新线程专门负责处理与之对应客户端的通信。
文章图片
Java API解析 在Java BIO中,服务端
ServerSocket
负责绑定IP地址和端口,并启动端口监听;而客户端Socket
负责发起连接操作。连接成功后,双方通过输入和输出流进行同步阻塞式通信。下面,我们通过一段示例代码,来了解服务端和客户端的API。
服务器端API 服务器端是为客户端服务的,若想要客户端知道它的存在,必须向网络中公开出一个套接字地址(IP地址+端口),也就是网络中的一个端点,我们称该端点为服务端套接字(或者叫监听套接字)。
创建服务端套接字
Java BIO中使用
ServerSocket
类创建一个服务器端套接字。下面示例代码中,创建了一个服务器端套接字实例。此时的套接字还未绑定本地IP和端口,客户端还无法连接。// 为服务端创建 ServerSocket,并指定端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
绑定本地套接字地址
这里要先说一下
InetSocketAddress
类,从类名也可以看出,这是一个网络套接字地址(IP地址+端口号)类。该类在实例化时,可以指定具体的IP地址和端口号;也可以只指定端口号,那么其IP地址将是一个通配符地址。通过
bind
方法来绑定一个本地套接字地址,并启动了监听。下面示例代码中,只指定了8080端口,未指定IP地址,若服务端有多个IP地址,那么每一个IP都可以被连接。服务端套接字绑定了本地端口后,实际客户端就已经可以连接了。你可以通过
telnet
命令连接试一下。serverSocket.bind(new InetSocketAddress(8080));
监听客户端连接
通过
accept
方法来监听客户端的连接。该方法是一个阻塞方法,直到有一个客户端连接成功后,该方法才会返回该连接的套接字对象。也就是说,每连接一个客户端,都会生成一个与之对应的套接字对象。该套接字与客户端的套接字是成对出现的,它们都记录了该连接的四元组信息(源IP地址、源端口、目的IP地址、目的端口)。后面与客户端的I/O操作,都是通过此套接字来完成的。
// 监听,等待客户端连接。该方法会阻塞,直到建立连接。
Socket socket = serverSocket.accept();
读取客户端数据
通过套接字可以获取输入流,调用输入流的
read
方法来监听客户端的输入。该方法同样是一个阻塞方法,直到有客户端数据输入。下面代码是从输入流中读取字节数据,并将其缓存到一个字节数组中。最后将字节数据转换为字符串,便是我们要的内容。
// 通过 socket 获取输入流
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
// 创建缓冲区数组,用于临时存储发来的数据
byte[] bytes = new byte[1024];
// 从输入流中读取数据,并将它们存储到缓冲区数组中。该方法会阻塞,直到输入数据可用、检查到文件结束或抛出异常
int len = inputStream.read(bytes);
if (len != -1) {
// 将字节数组转换为文本内容
String content = new String(bytes, 0, len);
}
向客户端写入数据
通过套接字获取输出流,通过调用
write
方法,来向客户端写入数据。写入的数据是一个字节数组,所以我们要将字符串内容转换为字节数组。// 获取套接字的输入流
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
// 向输出流写入内容
outputStream.write("收到".getBytes());
客户端API 服务端公开了套接字地址后,客户端便可以连接了。
创建客户端套接字
客户端想要连接服务端,也必须创建一个套接字,我们称之为客户端套接字。下面代码创建了一个未连接的客户端套接字。
// 创建 Socket
Socket socket = new Socket();
连接服务器端
通过
connect
方法来连接服务端,该方法的入参是一个服务端套接字地址(必须指定IP和端口)。该方法是一个阻塞方法,直到连接成功(可以设置超时时间)。客户端的套接字,同样也有四元组信息,一旦连接成功,会随机分配一个未使用的端口。
// 连接远程端点
socket.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
读/写数据
客户端套接字连接成功,便可以与服务端进行读/写操作了,该操作与服务端相同,就不再赘述了。
示例代码 服务端示例代码
accept
方法用来监听客户端连接,为了让所有客户端都能连接,在主线程内使用一个while
循环,来依次接收所有连接。由于
read
是一个阻塞方法,为了不影响其他客户端的连接,需要为每一个连接创建一个独立的线程,来处理客户端读取操作。import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
* @author 码农StayUp
* @date 2021/4/6 0006
*/
public class BioServer {private static final int PORT = 8080;
public static void main(String[] args) throws IOException {// 为服务端创建 ServerSocket
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket();
// 绑定本地端口
serverSocket.bind(new InetSocketAddress(PORT));
System.out.printf("[%s] - 服务端启动了,端口为:%s\n", Thread.currentThread().getName(), PORT);
// 循环接收每一个客户端连接,当没有连接时会阻塞
while (true) {
// 监听,等待客户端连接。该方法会阻塞,直到建立连接。
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.printf("[%s] - 有一个客户端连上来了 - %s\n", Thread.currentThread().getName(), socket.getRemoteSocketAddress());
// 为连接创建一个独立的线程,进行接收数据
new Thread(() -> socketHandler(socket)).start();
}
}/**
* 处理 socket 连接
*
* @param socket
*/
private static void socketHandler(Socket socket) {
try {
// 创建缓冲区数组,用于临时存储客户端发来的数据
byte[] bytes = new byte[1024];
// 通过 socket 获取输入流
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
// 循环接消息,直到连接关闭
while (true) {
// 从输入流中读取数据,并将它们存储到缓冲区数组中。该方法会阻塞,直到输入数据可用、检查到文件结束或抛出异常
int len = inputStream.read(bytes);
if (len != -1) {
String content = new String(bytes, 0, len);
System.out.printf("[%s] - 接收客户端发来的内容:%s\n", Thread.currentThread().getName(), content);
} else {
System.out.printf("[%s] - 连接关闭...\n", Thread.currentThread().getName());
break;
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
socket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
客户端示例代码
【Netty|Java I/O 模型之 BIO】客户端代码相对比较简单,连接成功后进行通信即可。
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
/**
* @author 码农StayUp
* @date 2021/4/6 0006
*/
public class BioClient {private static final String HOST = "127.0.0.1";
private static final int PORT = 8080;
public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建 Socket
Socket socket = new Socket();
// 连接远程端点
socket.connect(new InetSocketAddress(HOST, PORT));
System.out.printf("连接成功,主机:%s,端口:%s\n", HOST, PORT);
// 获取输出流
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
// 获取控制输入内容
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (true) {
System.out.print("请输入:");
String content = scanner.nextLine();
if ("quit".equals(content)) {
break;
}
// 将控制台内容写入输出流
outputStream.write(content.getBytes());
}
outputStream.close();
scanner.close();
socket.close();
}
}
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