[系统运维] Java NIO 应用案例：实现一个简单的群聊系统

开发: C++知识库 Java知识库 JavaScript Python PHP知识库人工智能区块链大数据移动开发嵌入式开发工具数据结构与算法开发测试游戏开发网络协议系统运维
教程: HTML教程 CSS教程 JavaScript教程 Go语言教程 JQuery教程 VUE教程 VUE3教程 Bootstrap教程 SQL数据库教程 C语言教程 C++教程 Java教程 Python教程 Python3教程 C#教程
数码: 电脑笔记本显卡显示器固态硬盘硬盘耳机手机 iphone vivo oppo 小米华为单反装机图拉丁

-> 系统运维 -> Java NIO 应用案例：实现一个简单的群聊系统 -> 正文阅读

[系统运维]Java NIO 应用案例：实现一个简单的群聊系统

1 案例要求

编写一个 NIO 多人群聊系统，实现服务器端和客户端之间的数据简单通讯（非阻塞）；
服务器端功能：
- 监测用户上线，离线；
- 实现客户端消息的转发功能（将该客户端的消息转发给其它客户端）；
客户端功能：通过 channel 无阻塞地发送消息给其它所有用户，同时可以接受其它用户发送的消息（由服务器转发得到）。

2 服务器端代码

2.1 服务器初始化并监听 6667 端口

服务端初始化实现思路分析

首先服务器端我们需要三个属性：

Selector：检测多个注册的通道上是否有事件发生，实现多路复用（所有的 channel 都需要注册到 Selector 上）；
ServerSocketChannel：监听新的客户端 Socket 连接；
- 注意：ServerSocketChannel 也需要注册到 Selector 上，事件类型为 OP_ACCEPT；
PROT：ServerSocketChannel监听的端口。

public class GroupChatServer {
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel listenerChannel;
    private static final int PORT = 6667;

    public GroupChatServer() {
        try {
            selector = Selector.open();
            listenerChannel = ServerSocketChannel.open();
            // 绑定端口
            listenerChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
            // 设置非阻塞模式
            listenerChannel.configureBlocking(false);
            // 将 listenerChannel 注册到 selector，事件为：OP_ACCEPT
            listenerChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端监听 6667 端口实现思路分析

我们在一个 while 循环中不断通过 selector.select(5000); 方法来获取有事件发生的通道的个数，如果个数大于0，再获取有事件发生的通道的 SelectionKey，然后针对不同事件做相应的处理：

如果 channel 事件类型为 OP_ACCEPT，则说明有客户端请求连接，那么就需要为该客户端分配一个 SocketChannel，并将该 SocketChannel注册到 Selector 上，注册事件类型为 OP_READ。此时意味着客户端上线了；
如果 channel 事件类型为 OP_READ，则说明有客户端发送消息到该 channel，那么我们就需要读取客户端消息，并转发到其它的客户端。（2.2小节中讲解）

// 监听
public void listen() {
    try {
        while (true) {
            int count = selector.select(5000);
            if (count > 0) { // 说明有事件处理
                // 遍历 SelectionKey 集合进行处理
                Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    // 不同事件做不同的处理
                    if (key.isAcceptable()) {// accept事件
                        SocketChannel socketChannel = listenerChannel.accept();
                        socketChannel.configureBlocking(false);// 设置非阻塞
                        // 注册到 selector
                        socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
                        System.out.println(socketChannel.getRemoteAddress()+" 上线了。。。");
                    }
                    if (key.isReadable()) { // 读事件
                        // 处理读（单独写一个方法）：读取客户端消息
                        readData(key);
                    }
                    // 将当前的 selectionKey 删除
                    iterator.remove();
                }
            } else {
            	continue;
            }
        }

    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    } finally {

    }
}

2.2 服务器接收客户端信息，并实现转发

服务器接收客户端信息实现思路分析

在2.1小节中，我们获取到了发生事件的 channel 的 SelectionKey，如果 SelectionKey 对应的 channel 事件为 OP_READ，则说明 客户端发送了消息，那么我们就需要对消息进行处理，即读取客户端消息并转发给其它上线的客户端。处理逻辑如下：

首先根据 2.1 中获取到的 SelectionKey 获取到对应的 SocketChannel，然后读取 channel 中的消息；
将消息转发给其它客户端（注意：要排除自己）；
这里有一点很重要：如果捕获到了 IOException，则意味着客户端下线了，做出响应的处理。

private void readData(SelectionKey key) {
   // 定义一个 SocketChannel
    SocketChannel channel = null;
    try {
        channel = (SocketChannel) key.channel();
        // 创建 Buffer
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        int count = channel.read(buffer);
        if (count > 0) {
            String msg = new String(buffer.array());
            // 输出消息
            System.out.println("from 客户端: " + msg);
            // 向其它客户端(排除自己) 转发消息
            sendInfoToOtherClient(msg,channel);
        }
    } catch (IOException e) {// 如果捕获到异常就说明客户端下线了
        try {
            System.out.println(channel.getRemoteAddress() + "离线了。。。");
            // 取消注册
            key.cancel();
            // 关闭通道
            channel.close();
        } catch (IOException ioException) {
            ioException.printStackTrace();
        }
    }

}

服务器消息转发实现思路分析

注意：进行消息转发的时候要排除自己。

// 转发消息给其它客户端
private void sendInfoToOtherClient(String msg,SocketChannel self) {
    System.out.println("服务器转发消息。。。");
    // 遍历所有注册到 selector 上的 SocketChannel 并排除自己
    for (SelectionKey key : selector.keys()) {
        // 通过 key 取出对应的 SocketChannel
        SelectableChannel targetChannel = key.channel();
        // 排除自己
        if ( targetChannel instanceof SocketChannel && targetChannel != self) {
            SocketChannel dest = (SocketChannel) targetChannel;

            // 将msg存储到buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
            
            try { // 将buffer的数据写入通道
                dest.write(buffer);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

2.3 最终代码

public class GroupChatServer {
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel listenerChannel;
    private static final int PORT = 6667;

    public GroupChatServer() {
        try {
            selector = Selector.open();
            listenerChannel = ServerSocketChannel.open();
            // 绑定端口
            listenerChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
            // 设置非阻塞模式
            listenerChannel.configureBlocking(false);
            // 将 listenerChannel 注册到 selector，事件为：OP_ACCEPT
            listenerChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // 监听
    public void listen() {
        try {
            while (true) {
                int count = selector.select(5000);
                if (count > 0) { // 说明有事件处理
                    // 遍历 SelectionKey 集合进行处理
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        // 不同事件做不同的处理
                        if (key.isAcceptable()) {// accept事件
                            SocketChannel socketChannel = listenerChannel.accept();
                            socketChannel.configureBlocking(false);// 设置非阻塞
                            // 注册到 selector
                            socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
                            System.out.println(socketChannel.getRemoteAddress()+" 上线了。。。");
                        }
                        if (key.isReadable()) { // 读事件
                            // 处理读（单独写一个方法）：读取客户端消息
                            readData(key);
                        }
                        // 将当前的 selectionKey 删除
                        iterator.remove();
                    }
                } else {
                    System.out.println("目前无事件发生，等待中。。。");
                }
            }

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {

        }
    }
    // 读取客户端消息，并转发
    private void readData(SelectionKey key) {
        // 定义一个 SocketChannel
        SocketChannel channel = null;
        try {
            channel = (SocketChannel) key.channel();
            // 创建 Buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

            int count = channel.read(buffer);
            if (count > 0) {
                String msg = new String(buffer.array());
                // 输出消息
                System.out.println("from 客户端: " + msg);
                // 向其它客户端(排除自己) 转发消息
                sendInfoToOtherClient(msg,channel);
            }
        } catch (IOException e) {// 如果捕获到异常就说明客户端下线了
            try {
                System.out.println(channel.getRemoteAddress() + "离线了。。。");
                // 取消注册
                key.cancel();
                // 关闭通道
                channel.close();
            } catch (IOException ioException) {
                ioException.printStackTrace();
            }
        }

    }
    // 转发消息给其它客户端
    private void sendInfoToOtherClient(String msg,SocketChannel self) {
        System.out.println("服务器转发消息。。。");
        // 遍历所有注册到 selector 上的 SocketChannel 并排除自己
        for (SelectionKey key : selector.keys()) {
            // 通过 key 取出对应的 SocketChannel
            SelectableChannel targetChannel = key.channel();
            // 排除自己
            if ( targetChannel instanceof SocketChannel && targetChannel != self) {
                SocketChannel dest = (SocketChannel) targetChannel;

                // 将msg存储到buffer
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());

                try { // 将buffer的数据写入通道
                    dest.write(buffer);
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        }
    }

}

3 客户端代码

3.1 客户端初始化连接服务器

客户端初始化连接服务器实现思路分析

首先客户端我们需要五个属性：

Selector：检测多个注册的通道上是否有事件发生，实现多路复用（所有的 channel 都需要注册到 Selector 上）；
SocketChannel：和服务器端建立连接；
- 注意：SocketChannel 也需要注册到 Selector 上，事件类型为 OP_READ；
PROT：服务器端监听的端口。
HostClient：服务器端地址。
username：客户端名称，这里就用ip地址代替。

初始化步骤如下：

初始化 selector；
通过SocketChannel和服务器端建立连接，并将ScoketChannel注册到Selector，注册事件为 OP_READ；
将username设为ip地址

public class GroupChatClient {
    private final String HostClient = "127.0.0.1";
    private final int PORT = 6667;
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private String username;

    public GroupChatClient() {
        try {
            selector = Selector.open();
            socketChannel = socketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1",PORT));
            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 ...");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

3.2 发送消息 & 接收消息实现逻辑

客户端发送消息实现思路分析

我们直接将要发送的消息写入buffer，然后调用 channel 的 write() 方法将消息写入 channel 中。

// 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();
    }
}

客户端读取从服务器端回复的消息实现思路分析

通过 selector.select(2000); 非阻塞的获取有事件发生的 channel；
如果 channel 发生的时间为 OP_READ，则通过将 channel 中的消息读取到 Buffer 中。

// 读取从服务器端回复的消息
public void readInfo() {
    try {
        int readChannels = selector.select(2000);

        if (readChannels > 0) {
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = iterator.next();
                if (key.isReadable()) {
                    // 得到相关的通道
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    // 将通道中的数据读取到缓冲区
                    int count = socketChannel.read(buffer);
                    if (count > 0) {
                        String msg = new String(buffer.array());
                        // 输出消息
                        System.out.println(msg.trim());
                    }
                }
            }
            // 防止重复操作
           iterator.remove();
        } 
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

3.3 最终代码

public class GroupChatClient {
    private final String HostClient = "127.0.0.1";
    private final int PORT = 6667;
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private String username;

    public GroupChatClient() {
        try {
            selector = Selector.open();
            socketChannel = socketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1",PORT));
            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 ...");
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    // 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(2000);

            if (readChannels > 0) {
                Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    if (key.isReadable()) {
                        // 得到相关的通道
                        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        System.out.println("1111111111111111111");
                        // 将通道中的数据读取到缓冲区
                        int count = socketChannel.read(buffer);
                        if (count > 0) {
                            String msg = new String(buffer.array());
                            // 输出消息
                            System.out.println(msg.trim());
                        }
                    }
                }
            } else {
                System.out.println("没有可以用的通道...");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        GroupChatClient chatClient = new GroupChatClient();
        // 启动一个线程，每隔3秒读取从服务器端发送的数据
        new Thread() {
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    chatClient.readInfo();
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(3000);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
        // 发送数据给服务器端
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (sc.hasNextLine()) {
            String s = sc.nextLine();
            chatClient.sendInfo(s);
        }
    }
}

4 服务端/客户端测试

4.1 如何启动服务端 / 测试端

启动客户端

我们需要创建一个线程，不断地从服务器端读取服务器转发的其它客户端的消息；
然后通过Scanner类模拟当前用户发送信息。

public static void main(String[] args) {
    GroupChatClient chatClient = new GroupChatClient();
    // 启动一个线程，每隔3秒读取从服务器端发送的数据
    new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                chatClient.readInfo();
                try {
                    Thread.currentThread().sleep(3000);
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }.start();
    // 发送数据给服务器端
    Scanner sc = new Scanner(System.in);
    while (sc.hasNextLine()) {
        String s = sc.nextLine();
        chatClient.sendInfo(s);
    }
}

启动服务器端

创建服务器类，然后里调用 listen() 方法即可。

public static void main(String[] args) {
    GroupChatServer chatServer = new GroupChatServer();
    chatServer.listen();
}

4.2 测试结果

我们启动一个服务端代码和三个客户端代码：
在这里插入图片描述

选择其中一个客户端发送消息，测试其它客户端是否接收成功：

在这里插入图片描述
其它客户端接收结果：

到这里一个基于NIO的简单群聊系统就成功实现了。

阅读世界，共赴山海

423全民读书节，邀你共读

系统运维最新文章

配置小型公司网络WLAN基本业务（AC通过三层

如何用DWDM射频光纤技术实现200公里外的站点

国内顺畅下载k8s.gcr.io的镜像

自动化测试appium

ctfshow ssrf

Linux操作系统学习之实用指令（Centos7/8均

加:2022-04-24 09:50:00 更:2022-04-24 09:50:33

360图书馆购物三丰科技阅读网日历万年历 2024年11日历

-2024/11/15 19:38:27-

图片自动播放器
↓图片自动播放器↓

TxT小说阅读器
↓语音阅读,小说下载,古典文学↓

一键清除垃圾
↓轻轻一点,清除系统垃圾↓

图片批量下载器
↓批量下载图片,美女图库↓

网站联系: qq:121756557 email:121756557@qq.com IT数码