10.NIO 网络编程应用实例群聊系统

2023年 7月 24日 51.1k 0

NIO 网络编程应用实例-群聊系统

目标

需求:进一步理解 NIO 非阻塞网络编程机制,实现多人群聊

  • 编写一个 NIO 群聊系统,实现客户端与客户端的通信需求(非阻塞)
  • 服务器端:可以监测用户上线,离线,并实现消息转发功能
  • 客户端:通过 channel 可以无阻塞发送消息给其它所有客户端用户,同时可以接受其它客户端用户通过服务端转发来的消息

服务端代码实现

​
​
/****
监听接收和读就绪事件
1.SelectionKey是接收事件:
直接获取当前接入的客户端通道
切换成非阻塞模式
将本客户端通道注册到选择器
监听读就绪事件
移除当前接收事件对应的SelectionKey
​
2.SelectionKey是读就绪事件:
获取消息
转发消息到其他所有的socket,排除自己
​
****/
public class Server {
    //定义属性
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel ssChannel;
    private static final int PORT = 9999;
    //构造器
    //初始化工作
    public Server() {
        try {
            // 1、获取通道
            ssChannel = ServerSocketChannel.open();
            // 2、切换为非阻塞模式
            ssChannel.configureBlocking(false);
            // 3、绑定连接的端口
            ssChannel.bind(new InetSocketAddress(PORT));
            // 4、获取选择器Selector
            selector = Selector.open();
            // 5、将通道都注册到选择器上去,并且开始指定监听接收事件
            ssChannel.register(selector , SelectionKey.OP_ACCEPT);
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //监听
    public void listen() {
        System.out.println("监听线程: " + Thread.currentThread().getName());
        try {
            while (selector.select() > 0){
                System.out.println("开始一轮事件处理~~~");
                // 7、获取选择器中的所有注册的通道中已经就绪好的事件
                Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();
                // 8、开始遍历这些准备好的事件
                while (it.hasNext()){
                    // 提取当前这个事件
                    SelectionKey sk = it.next();
                    // 9、判断这个事件具体是什么
                    if(sk.isAcceptable()){
                        // 10、直接获取当前接入的客户端通道
                        SocketChannel schannel = ssChannel.accept();
                        // 11 、切换成非阻塞模式
                        schannel.configureBlocking(false);
                        // 12、将本客户端通道注册到选择器
                        System.out.println(schannel.getRemoteAddress() + " 上线 ");
                        schannel.register(selector , SelectionKey.OP_READ);
                        //提示
                    }else if(sk.isReadable()){
                        //处理读 (专门写方法..)
                        readData(sk);
                    }
​
                    it.remove(); // 处理完毕之后需要移除当前事件
                }
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //发生异常处理....
​
        }
    }
​
    //读取客户端消息
    private void readData(SelectionKey key) {
        //取到关联的channle
        SocketChannel channel = null;
        try {
           //得到channel
            channel = (SocketChannel) key.channel();
            //创建buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int count = channel.read(buffer);
            //根据count的值做处理
            if(count > 0) {
                //把缓存区的数据转成字符串
                String msg = new String(buffer.array());
                //输出该消息
                System.out.println("form 客户端: " + msg);
                //向其它的客户端转发消息(去掉自己), 专门写一个方法来处理
                sendInfoToOtherClients(msg, channel);
            }
        }catch (IOException e) {
            try {
                System.out.println(channel.getRemoteAddress() + " 离线了..");
                e.printStackTrace();
                //取消注册
                key.cancel();
                //关闭通道
                channel.close();
            }catch (IOException e2) {
                e2.printStackTrace();;
            }
        }
    }
​
    //转发消息给其它客户(通道)
    private void sendInfoToOtherClients(String msg, SocketChannel self ) throws  IOException{
        System.out.println("服务器转发消息中...");
        System.out.println("服务器转发数据给客户端线程: " + Thread.currentThread().getName());
        //遍历 所有注册到selector 上的 SocketChannel,并排除 self
        for(SelectionKey key: selector.keys()) {
            //通过 key  取出对应的 SocketChannel
            Channel targetChannel = key.channel();
            //排除自己
            if(targetChannel instanceof  SocketChannel && targetChannel != self) {
                //转型
                SocketChannel dest = (SocketChannel)targetChannel;
                //将msg 存储到buffer
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
                //将buffer 的数据写入 通道
                dest.write(buffer);
            }
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) {
        //创建服务器对象
        Server groupChatServer = new Server();
        groupChatServer.listen();
    }
}

客户端代码实现

package com.itheima.chat;
​
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
​
public class Client {
    //定义相关的属性
    private final String HOST = "127.0.0.1"; // 服务器的ip
    private final int PORT = 9999; //服务器端口
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private String username;
​
    //构造器, 完成初始化工作
    public Client() throws IOException {
​
        selector = Selector.open();
        //连接服务器
        socketChannel = socketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", PORT));
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //将channel 注册到selector
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        //得到username
        username = socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);
        System.out.println(username + " is ok...");
    }
​
    //向服务器发送消息
    public void sendInfo(String info) {
        info = username + " 说:" + info;
        try {
            socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(info.getBytes()));
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    //读取从服务器端回复的消息
    public void readInfo() {
        try {
​
            int readChannels = selector.select();
            if(readChannels > 0) {//有可以用的通道
​
                Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
​
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    if(key.isReadable()) {
                        //得到相关的通道
                       SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                       //得到一个Buffer
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        //读取
                        sc.read(buffer);
                        //把读到的缓冲区的数据转成字符串
                        String msg = new String(buffer.array());
                        System.out.println(msg.trim());
                    }
                }
                iterator.remove(); //删除当前的selectionKey, 防止重复操作
            } else {
                //System.out.println("没有可以用的通道...");
​
            }
​
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //启动我们客户端
        Client chatClient = new Client();
        //启动一个线程, 每个3秒,读取从服务器发送数据
        new Thread() {
            public void run() {
​
                while (true) {
                    chatClient.readInfo();
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(3000);
                    }catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
​
        //发送数据给服务器端
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
​
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String s = scanner.nextLine();
            chatClient.sendInfo(s);
        }
    }
}

尚硅谷代码实现

package com.atguigu.nio.groupchat;
​
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
​
public class GroupChatServer {
    //定义属性
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel listenChannel;
    private static final int PORT = 6667;
​
    //构造器
    //初始化工作
    public GroupChatServer() {
​
        try {
​
            //得到选择器
            selector = Selector.open();
            //ServerSocketChannel
            listenChannel =  ServerSocketChannel.open();
            //绑定端口
            listenChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
            //设置非阻塞模式
            listenChannel.configureBlocking(false);
            //将该listenChannel 注册到selector
            listenChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    //监听
    public void listen() {
​
        System.out.println("监听线程: " + Thread.currentThread().getName());
        try {
​
            //循环处理
            while (true) {
                int count = selector.select();//这2步可以放到while判断中
                if(count > 0) {//如果有事件处理
                    
                    //遍历得到selectionKey 集合
                    Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        //取出selectionkey
                        SelectionKey key = iterator.next();
​
                        //监听到accept
                        if(key.isAcceptable()) {
                            SocketChannel sc = listenChannel.accept();
                            sc.configureBlocking(false);
                            //将该 sc 注册到seletor,监听事件为读事件
                            sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                            //提示
                            System.out.println(sc.getRemoteAddress() + " 上线 ");
                        }
                        if(key.isReadable()) { //通道发送read事件,即通道是可读的状态
                            //处理读 (专门写方法..)
                            readData(key);
                        }
                        //当前的key 删除,防止重复处理
                        iterator.remove();
                    }
​
                } else {
                    System.out.println("等待....");
                }
            }
​
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
​
        }finally {
            //发生异常处理....
​
        }
    }
​
    //读取客户端消息
    private void readData(SelectionKey key) {
​
        //取到关联的channle
        SocketChannel channel = null;
​
        try {
           //得到channel
            channel = (SocketChannel) key.channel();
            //创建buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
​
            int count = channel.read(buffer);
            //根据count的值做处理
            if(count > 0) {
                //把缓存区的数据转成字符串
                String msg = new String(buffer.array());
                //输出该消息
                System.out.println("form 客户端: " + msg);
​
                //向其它的客户端转发消息(去掉自己), 专门写一个方法来处理
                sendInfoToOtherClients(msg, channel);
            }
​
        }catch (IOException e) {
            try {
                System.out.println(channel.getRemoteAddress() + " 离线了..");
                //取消注册
                key.cancel();
                //关闭通道
                channel.close();
            }catch (IOException e2) {
                e2.printStackTrace();;
            }
        }
    }
​
    //转发消息给其它客户(通道)
    private void sendInfoToOtherClients(String msg, SocketChannel self ) throws  IOException{
​
        System.out.println("服务器转发消息中...");
        System.out.println("服务器转发数据给客户端线程: " + Thread.currentThread().getName());
        //遍历 所有注册到selector 上的 SocketChannel,并排除 self
        for(SelectionKey key: selector.keys()) {
​
            //通过 key  取出对应的 SocketChannel
            Channel targetChannel = key.channel();
​
            //排除自己
            if(targetChannel instanceof  SocketChannel && targetChannel != self) {
​
                //转型
                SocketChannel dest = (SocketChannel)targetChannel;
                //将msg 存储到buffer
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
                //将buffer 的数据写入 通道
                dest.write(buffer);
            }
        }
​
    }
​
    public static void main(String[] args) {
​
        //创建服务器对象
        GroupChatServer groupChatServer = new GroupChatServer();
        groupChatServer.listen();
    }
}
​
package com.atguigu.nio.groupchat;
​
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
import java.util.Set;
​
public class GroupChatClient {
​
    //定义相关的属性
    private final String HOST = "127.0.0.1"; // 服务器的ip
    private final int PORT = 6667; //服务器端口
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private String username;
​
    //构造器, 完成初始化工作
    public GroupChatClient() throws IOException {
​
        selector = Selector.open();
        //连接服务器
        socketChannel = socketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", PORT));
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //将channel 注册到selector
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        //得到username
        username = socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);
        System.out.println(username + " is ok...");
​
    }
​
    //向服务器发送消息
    public void sendInfo(String info) {
​
        info = username + " 说:" + info;
​
        try {
            socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(info.getBytes()));
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    //读取从服务器端回复的消息
    public void readInfo() {
​
        try {
​
            int readChannels = selector.select();
            if(readChannels > 0) {//有可以用的通道
​
                Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
​
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    if(key.isReadable()) {
                        //得到相关的通道
                       SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                       //得到一个Buffer
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        //读取
                        sc.read(buffer);
                        //把读到的缓冲区的数据转成字符串
                        String msg = new String(buffer.array());
                        System.out.println(msg.trim());
                    }
                }
                iterator.remove(); //删除当前的selectionKey, 防止重复操作
            } else {
                //System.out.println("没有可以用的通道...");
​
            }
​
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
​
    public static void main(String[] args) throws Exception {
​
        //启动我们客户端
        GroupChatClient chatClient = new GroupChatClient();
​
        //启动一个线程, 每个3秒,读取从服务器发送数据
        new Thread() {
            public void run() {
​
                while (true) {
                    chatClient.readInfo();
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(3000);
                    }catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
​
        //发送数据给服务器端
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
​
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String s = scanner.nextLine();
            chatClient.sendInfo(s);
        }
    }
}
​
​

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