手动搭建I/O网络通信框架2：BIO编程模型实现群聊
耶low 人气:0第一章：手动搭建I/O网络通信框架1：Socket和ServerSocket入门实战，实现单聊
在第一章中运用Socket和ServerSocket简单的实现了网络通信。这一章，利用BIO编程模型进行升级改造，实现群聊聊天室。
如图：当一个客户端请求进来时，接收器会为这个客户端分配一个工作线程，这个工作线程专职处理客户端的操作。在上一章中，服务器接收到客户端请求后就跑去专门服务这个客户端了，所以当其他请求进来时，是处理不到的。
看到这个图，很容易就会想到线程池，BIO是一个相对简单的模型，实现它的关键之处也在于线程池。
在上代码之前，先大概说清楚每个类的作用，以免弄混淆。更详细的说明，都写在注释当中。
服务器端：
ChatServer:这个类的作用就像图中的Acceptor。它有两个比较关键的全局变量，一个就是存储在线用户信息的Map，一个就是线程池。这个类会监听端口，接收客户端的请求，然后为客户端分配工作线程。还会提供一些常用的工具方法给每个工作线程调用，比如：发送消息、添加在线用户等。
ChatHandler:这个类就是工作线程的类。在这个项目中，它的工作很简单：把接收到的消息转发给其他客户端，当然还有一些小功能，比如添加\移除在线用户。
客户端：
相较于服务器，客户端的改动较小，主要是把等待用户输入信息这个功能分到其他线程做，不然这个功能会一直阻塞主线程，导致无法接收其他客户端的消息。
ChatClient:客户端启动类，也就是主线程，会通过Socket和服务器连接。也提供了两个工具方法：发送消息和接收消息。
UserInputHandler:专门负责等待用户输入信息的线程，一旦有信息键入，就马上发送给服务器。
首先创建两个包区分一下客户端和服务器，client和server
服务器端ChatServer：
public class ChatServer {
private int DEFAULT_PORT = 8888;
/**
* 创建一个Map存储在线用户的信息。这个map可以统计在线用户、针对这些用户可以转发其他用户发送的消息
* 因为会有多个线程操作这个map，所以为了安全起见用ConcurrentHashMap
* 在这里key就是客户端的端口号，但在实际中肯定不会用端口号区分用户，如果是web的话一般用session。
* value是IO的Writer，用以存储客户端发送的消息
*/
private Map<Integer, Writer> map=new ConcurrentHashMap<>();
/**
* 创建线程池，线程上限为10个，如果第11个客户端请求进来，服务器会接收但是不会去分配线程处理它。
* 前10个客户端的聊天记录，它看不见。当有一个客户端下线时，这第11个客户端就会被分配线程，服务器显示在线
* 大家可以把10再设置小一点，测试看看
* */
private ExecutorService executorService= Executors.newFixedThreadPool(10);
//客户端连接时往map添加客户端
public void addClient(Socket socket) throws IOException {
if (socket != null) {
BufferedWriter writer = new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())
);
map.put(socket.getPort(), writer);
System.out.println("Client["+socket.getPort()+"]:Online");
}
}
//断开连接时map里移除客户端
public void removeClient(Socket socket) throws Exception {
if (socket != null) {
if (map.containsKey(socket.getPort())) {
map.get(socket.getPort()).close();
map.remove(socket.getPort());
}
System.out.println("Client[" + socket.getPort() + "]Offline");
}
}
//转发客户端消息，这个方法就是把消息发送给在线的其他的所有客户端
public void sendMessage(Socket socket, String msg) throws IOException {
//遍历在线客户端
for (Integer port : map.keySet()) {
//发送给在线的其他客户端
if (port != socket.getPort()) {
Writer writer = map.get(port);
writer.write(msg);
writer.flush();
}
}
}
//接收客户端请求，并分配Handler去处理请求
public void start() {
try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(DEFAULT_PORT)) {
System.out.println("Server Start,The Port is:"+DEFAULT_PORT);
while (true){
//等待客户端连接
Socket socket=serverSocket.accept();
//为客户端分配一个ChatHandler线程
executorService.execute(new ChatHandler(this,socket));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
ChatServer server=new ChatServer();
server.start();
}
}
服务器端ChatHandler：
public class ChatHandler implements Runnable {
private ChatServer server;
private Socket socket;
//构造函数，ChatServer通过这个分配Handler线程
public ChatHandler(ChatServer server, Socket socket) {
this.server = server;
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try {
//往map里添加这个客户端
server.addClient(socket);
//读取这个客户端发送的消息
BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream())
);
String msg = null;
while ((msg = reader.readLine()) != null) {
//这样拼接是为了让其他客户端也能看清是谁发送的消息
String sendmsg = "Client[" + socket.getPort() + "]:" + msg;
//服务器打印这个消息
System.out.println(sendmsg);
//将收到的消息转发给其他在线客户端
server.sendMessage(socket, sendmsg + "\n");
if (msg.equals("quit")) {
break;
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//如果用户退出或者发生异常，就在map中移除该客户端
try {
server.removeClient(socket);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
客户端ChatClient:
public class ChatClient {
private BufferedReader reader;
private BufferedWriter writer;
private Socket socket;
//发送消息给服务器
public void sendToServer(String msg) throws IOException {
//发送之前，判断socket的输出流是否关闭
if (!socket.isOutputShutdown()) {
//如果没有关闭就把用户键入的消息放到writer里面
writer.write(msg + "\n");
writer.flush();
}
}
//从服务器接收消息
public String receive() throws IOException {
String msg = null;
//判断socket的输入流是否关闭
if (!socket.isInputShutdown()) {
//没有关闭的话就可以通过reader读取服务器发送来的消息。注意：如果没有读取到消息线程会阻塞在这里
msg = reader.readLine();
}
return msg;
}
public void start() {
//和服务创建连接
try {
socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
reader=new BufferedReader(
new InputStreamReader(socket.getInputStream())
);
writer=new BufferedWriter(
new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())
);
//新建一个线程去监听用户输入的消息
new Thread(new UserInputHandler(this)).start();
/**
* 不停的读取服务器转发的其他客户端的信息
* 记录一下之前踩过的小坑：
* 这里一定要创建一个msg接收信息，如果直接用receive()方法判断和输出receive()的话会造成有的消息不会显示
* 因为receive()获取时，在返回之前是阻塞的，一旦接收到消息才会返回，也就是while这里是阻塞的，一旦有消息就会进入到while里面
* 这时候如果输出的是receive(),那么上次获取的信息就会丢失，然后阻塞在System.out.println
* */
String msg=null;
while ((msg=receive())!=null){
System.out.println(msg);
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
try {
if(writer!=null){
writer.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
new ChatClient().start();
}
}
客户端UserInputHandler:
public class UserInputHandler implements Runnable {
private ChatClient client;
public UserInputHandler(ChatClient client) {
this.client = client;
}
@Override
public void run() {
try {
//接收用户输入的消息
BufferedReader reader = new BufferedReader(
new InputStreamReader(System.in)
);
//不停的获取reader中的System.in，实现了等待用户输入的效果
while (true) {
String input = reader.readLine();
//向服务器发送消息
client.sendToServer(input);
if (input.equals("quit"))
break;
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
运行测试：
通过打开终端，通过javac编译。如果大家是在IDEA上编码的话可能会报编码错误，在javac后面加上-encoding utf-8再接java文件就好了。
编译后运行，通过java运行时，又遇到了一个坑。会报找不到主类的错误，原来是因为加上两个包，要在class文件名前面加上包名。比如当前在src目录，下面有client和server两个包，要这么运行：java client.XXXX。可我之前明明在client文件夹下运行的java，也是不行，不知道为什么。
接着测试：
1.首先在一个终端里运行ChatServer，打开服务器
2.在第二个终端里打开ChatClient，暂且叫A，此时服务器的终端显示：
3.类似的，在第三个终端里打开ChatClient，暂且叫B，此时服务器显示：
4.A中输入hi,除了服务器会打印hi外，B中也会显示，图片中的端口号和前面的不一样，是因为中间出了点小问题，前三张截图和后面的不是同时运行的。实际中同一个客户端会显示一样的端口号：
5.当客户端输入quit时就会断开连接，最后，服务器的显示为：
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