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Java Socke 探究

Imfan / 587人閱讀

摘要:在設定時間內接收到相應操作的請求則返回可以處理請求的數量,否則在超時后返回,程序繼續執行。使用接收請求并處理接收到請求后調用返回的集合。保存了處理當前請求的和,并提供了不同的操作類型。默認值為且其值必須小于的值。

Java中的Socket可以分為普通Socket和NioSocket兩種。 普通Socket的用法

Java中的網絡通信是通過Socket實現的,Socket分為ServerSocket和Socket兩大類,ServerSocket用于服務端,可以通過accept方法監聽請求,監聽到請求后返回Socket,Socket用于具體完成數據傳輸,客戶端直接使用Socket發起請求并傳輸數據。

一個簡單的交互介紹ServerSocket及Socket的使用: 1. 創建ServerSocket。

</>復制代碼

  1. ServerSocket的構造方法一共有5個。最方便的是傳入一個端口參數的方法。
2. 調用創建出來的ServerSocket的accept方法進行監聽

</>復制代碼

  1. accept方法是阻塞方法,也就是說調用accept方法后程序會停下來等待連接請求,在接收到請求之前程序將不會繼續執行,當接收到請求之后,accept方法會返回一個Socket。
3. 使用accept方法返回的Socket與客戶端進行通信。

服務端代碼示例:

</>復制代碼

  1. import java.io.BufferedReader;
  2. import java.io.IOException;
  3. import java.io.InputStreamReader;
  4. import java.io.PrintWriter;
  5. import java.net.ServerSocket;
  6. import java.net.Socket;
  7. import java.text.SimpleDateFormat;
  8. import java.util.Date;
  9. public class Server {
  10. public static void main(String[] args) {
  11. try {
  12. //創建一個ServeSocket,設置端口為8080
  13. ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
  14. //運行Socket監聽,等待請求 此方法會阻塞線程,當有請求時才會繼續執行
  15. Socket socket = serverSocket.accept();
  16. //接收到請求之后使用Socket進行通信,創建BufferedReader用于讀取請求的數據
  17. BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
  18. PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
  19. String line = in.readLine();
  20. System.out.println(line);
  21. //創建PrintlnWriter,用于發送數據
  22. out.println("已經接受到了數據");
  23. out.flush();
  24. System.out.println("Server關閉" + new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.sss").format(new Date()));
  25. //關閉資源
  26. out.close();
  27. in.close();
  28. socket.close();
  29. serverSocket.close();
  30. } catch (IOException e) {
  31. e.printStackTrace();
  32. } finally {
  33. }
  34. }
  35. }

客戶端代碼示例:

</>復制代碼

  1. import java.io.BufferedReader;
  2. import java.io.InputStreamReader;
  3. import java.io.PrintWriter;
  4. import java.net.Socket;
  5. import java.text.SimpleDateFormat;
  6. import java.util.Date;
  7. /**
  8. * 客戶端
  9. * @author sanchan
  10. */
  11. public class Client {
  12. public static void main(String[] args) {
  13. //需要先啟動Server否則報錯java.net.ConnectException: Connection refused
  14. try {
  15. String msg="你好,ServerSocket!";
  16. //創建一個Socket,與本機8080端口連接
  17. Socket socket=new Socket("127.0.0.1",8080);
  18. //使用Socket創建PrintWriter和BufferedReader進行數據的讀寫
  19. PrintWriter out=new PrintWriter(socket.getOutputStream());
  20. out.println(msg);
  21. out.flush();
  22. BufferedReader in=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
  23. String line=in.readLine();
  24. System.out.println(line);
  25. //關閉資源
  26. in.close();
  27. out.close();
  28. socket.close();
  29. System.out.println("client關閉"+new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss.sss").format(new Date()));
  30. } catch (Exception e) {
  31. e.printStackTrace();
  32. } finally {
  33. }
  34. }
  35. }
NioSocket的使用

nio(new IO)是JDK1.4新增加的IO模式,nio在底層采用了與新的處理方式大大的提高了Java IO的效率。Socket也屬于IO的一種,nio提供了相對應的類:ServerSocketChannel和SocketChannel,分別對應原來的ServerSocket和Socket。

理解nio三基礎: 1. Buffer 2. Channel 3. Selector 小故事里有大智慧:

試想一下如果電商是只要有訂單就派人直接取貨去送貨【這種模式就相當于之前的Socket方式】,而不是現在的快遞模式:將貨物統一到中轉站,分揀員按照配送范圍分配快遞員,然后快遞員統一送貨【這種模式就相當于NioSocket模式】。那么你得多長時間收到你得快遞/(ㄒoㄒ)/~~
Buffer就是貨物,Channel就是快遞員,Selector就是中轉站的分揀員。

NioSocket使用步驟: 1. 創建ServerSocketChannel并設置相應參數

</>復制代碼

  1. SerSocketChannel可以使用自身的靜態工廠方法open創建。
  2. 每個ServerSocketChannel對應一個ServerSocket,可以調用其socket方法來獲取【不過如果使用該ServerSocket監聽請求就又回到原來的 普通Socket 模式了,一般只用于使用bind方法綁定端口】。
  3. ServerSocketChannel可以通過`SelectableChannel configureBlocking(boolean block)` 方法來設置是否采用阻塞模式。設置非阻塞模式之后可以調用register方法注冊Selector【阻塞模式不可以使用Selector】
2. 創建Selector并注冊Selector到ServerSocketChannel上

</>復制代碼

  1. Selector可以使用自身的靜態工廠方法open創建。
  2. 創建后通過上面所說的Channel的register方法注冊到ServerSocketChannel或者SocketChannel上。
3.調用Selector的select方法等待請求

</>復制代碼

  1. 通過select方法等待請求,select方法可傳入代表最長等待時間的long型參數。在設定時間內接收到相應操作的請求則返回可以處理請求的數量,否則在超時后返回0,程序繼續執行。如果傳入0或者使用無參的重載方法,則會采用阻塞模式直到有相應操作的請求出現。
4. 使用Selector接收請求并處理

</>復制代碼

  1. 接收到請求后Selector調用selectedKeys返回SelectionKey的Set集合。
5. 使用SelectionKey獲取到Channel、Selector和操作類型并進行具體操作。

</>復制代碼

  1. SelectionKey保存了處理當前請求的Channel和Selector,并提供了不同的操作類型。前面提到的Channel注冊Selector的register方法參數中第二個參數就是SelectionKey定義的。共有四種:

</>復制代碼

  1. SelectionKey.OP_ACCEPT //請求操作
  2. SelectionKey.OP_CONNECT //鏈接操作
  3. SelectionKey.OP_READ //讀操作
  4. SelectionKey.OP_WRITE //寫操作

只有在register方法中注冊了對應的操作Selector才會關心相應類型操作的請求。

</>復制代碼

  1. Selector和Channel是多對多關系。
  2. Selector是按不同的操作類型進行分揀,將分揀結果保存在SelectionKey中,可分別通過SelectionKey的channel、selector方法來獲取對應的Channel和Selector。可以使用SelectionKey的isAcceptable、isConnectable、isReadable和isWritable方法來判斷是什么類型的操作。
Buffer是專門用于存儲數據,有四個極為重要的屬性:

capacity:容量。
Buffer最多可以保存元素的數量,創建時設置,使用過程中不可修改。

limit:可以使用的上限。
剛創建Buffer時limit等于capacity。如果給limit設置【不能超過capacity】之后,limit就成了最大可訪問的值。

例如,一個Buffer的capacity為100,表示最多可以保存100個數據,只寫入20個之后就要讀取,在讀取時limit就會設置為20。

position:當前所操作元素所在索引位置。
position從0開始,隨著get和put方法自動更新。

mark:用來暫時保存position的值。
position保存到mark之后就可以修改并進行相關的操作,操作完成后可以通過reset方法將mark的值恢復到position。

mark默認值為-1,且其值必須小于position的值。
例如,Buffer中一共保存了20個數據,position為10,現在想讀取15到20之間的數據,這時就可以調用Buffer的mark方法將目前的position保存到mark中,然后調用Buffer的position(15)將position指向第15個元素,這時就可以讀取。讀取完成之后使用Buffer的reset就可以將position恢復到10.
如果調用Buffer的position方法時傳入的值小于mark當前的值,則會將mark設為-1。
這四個屬性大小關系:mark<=position<=limit<=capacity

我們將前面的普通Socket示例的服務端改寫一下:

</>復制代碼

  1. import java.io.IOException;
  2. import java.net.InetSocketAddress;
  3. import java.nio.ByteBuffer;
  4. import java.nio.channels.SelectionKey;
  5. import java.nio.channels.Selector;
  6. import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
  7. import java.nio.channels.SocketChannel;
  8. import java.nio.charset.Charset;
  9. import java.util.Iterator;
  10. /**
  11. * @author sanchan
  12. * @since 1.0
  13. */
  14. public class NIOServer {
  15. public static void main(String[] args) {
  16. /**
  17. * 啟動監聽
  18. * 當監聽到請求時根據SelectionKey的操作類型交給內部類Handler進行處理
  19. */
  20. try {
  21. //創建ServerSocketChannel
  22. ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  23. //設置監聽8080端口
  24. ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
  25. //設置為非阻塞模式
  26. ssc.configureBlocking(false);
  27. //為ServerSocketChannel注冊Selector
  28. Selector selector = Selector.open();
  29. ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  30. //創建Handler
  31. Handler handler = new Handler(1024);
  32. while (true) {
  33. //等待請求,每次等待阻塞3s,超過3秒后線程繼續運行,如果傳入0或使用無參重載方法,將一直阻塞
  34. if (selector.select(3000) == 0) {
  35. System.out.println("等待請求超時~~~~~");
  36. continue;
  37. }
  38. System.out.println("處理請求~~~~~");
  39. //獲取等待處理的SelectionKey
  40. Iterator keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
  41. while (keyIterator.hasNext()) {
  42. SelectionKey key = keyIterator.next();
  43. try {
  44. //根據不同請求操作選擇對應的處理方法
  45. if (key.isAcceptable()) {
  46. handler.handleAccept(key);
  47. }
  48. if (key.isReadable()) {
  49. handler.handleRead(key);
  50. }
  51. } catch (IOException e) {
  52. e.printStackTrace();
  53. //如果異常就說明連接結束,移除
  54. keyIterator.remove();
  55. continue;
  56. }
  57. }
  58. }
  59. } catch (IOException e) {
  60. e.printStackTrace();
  61. } finally {
  62. }
  63. }
  64. /**
  65. * 請求處理類
  66. */
  67. private static class Handler {
  68. private int bufferSize = 1024;
  69. private String localCharset = "UTF-8";
  70. public Handler() {
  71. }
  72. public Handler(int bufferSize) {
  73. this(bufferSize, null);
  74. }
  75. public Handler(String localCharset) {
  76. this(-1, localCharset);
  77. }
  78. public Handler(int bufferSize, String localCharset) {
  79. if (bufferSize > 0)
  80. this.bufferSize = bufferSize;
  81. if (localCharset != null)
  82. this.localCharset = localCharset;
  83. }
  84. /**
  85. * 處理請求操作
  86. *
  87. * @param key
  88. * @throws IOException
  89. */
  90. public void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException {
  91. //獲取Channel
  92. SocketChannel sc = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
  93. //設置非阻塞
  94. sc.configureBlocking(false);
  95. //注冊讀操作的Selector
  96. sc.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(bufferSize));
  97. }
  98. /**
  99. * 處理讀操作
  100. *
  101. * @param key
  102. * @throws IOException
  103. */
  104. public void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
  105. //獲取Channel
  106. SocketChannel sc = ((SocketChannel) key.channel());
  107. //獲取ByteBuffer
  108. /**
  109. * Buffer專門用于存儲數據,有四個極為重要的屬性:
  110. * 1. capacity:容量。
  111. * Buffer最多可以保存元素的數量,創建時設置,使用過程中不可修改。
  112. * 2. limit:可以使用的上限。
  113. * 剛創建Buffer時limit等于capacity。如果給limit設置【不能超過capacity】之后,limit就成了最大可訪問的值。
  114. * 例如,一個Buffer的capacity為100,表示最多可以保存100個數據,只寫入20個之后就要讀取,在讀取時limit就會設置為20。
  115. * 3. position:當前所操作元素所在索引位置。
  116. * position從0開始,隨著get和put方法自動更新。
  117. * 4. mark:用來暫時保存position的值。
  118. * position保存到mark之后就可以修改并進行相關的操作,操作完成后可以通過reset方法將mark的值恢復到position。
  119. * mark默認值為-1,且其值必須小于position的值。
  120. * 例如,Buffer中一共保存了20個數據,position為10,現在想讀取1520之間的數據,這時就可以調用Buffer的mark方法將目前的position保存到mark中,然后調用Buffer的position(15)將position指向第15個元素,這時就可以讀取。讀取完成之后使用Buffer的reset就可以將position恢復到10.
  121. * 如果調用Buffer的position方法時傳入的值小于mark當前的值,則會將mark設為-1。
  122. */
  123. ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
  124. //重置ByteBuffer。設置limit=capacity、position=0、mark=-1
  125. buffer.clear();
  126. //沒有獲取到內容則關閉
  127. if (sc.read(buffer) == -1) {
  128. sc.close();
  129. } else {
  130. /**
  131. * flip()作用:
  132. * 在保存數據時保存一個數據position加1,保存完成后要讀取數據
  133. * 就得設置limit=position,position=0
  134. **/
  135. buffer.flip();
  136. //返回數據到客戶端
  137. String receivedString = Charset.forName(localCharset).newDecoder().decode(buffer).toString();
  138. System.out.println("從客戶端獲取到了數據:" + receivedString);
  139. String sendString = "服務端已經獲取到了數據:" + receivedString;
  140. buffer = ByteBuffer.wrap(sendString.getBytes(localCharset));
  141. sc.write(buffer);
  142. //關閉SocketChannel
  143. sc.close();
  144. }
  145. }
  146. }
  147. }
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