Java Socket 编程那些事（1）

前言

最近在准备面试和笔试的一些东西，回去翻看了Java关于IO的基础，发现很多基础还是没有记牢固，现在回头重新学习，就从socket通讯开始吧，虽然说现在企业很少直接编写socket，都是使用一些封装好的框架，netty,mina等。不过对于这些基础的知识，还是需要掌握牢固的，对于以后学习更深的框架和笔试面试都很有裨益。

BIO、NIO、AIO的区别

Java中的IO的方式有三种
Java BIO ： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。在JDK1.4以前采用这种方式
Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，

曾经在一篇文章中看到这么很好的比喻

如果你想吃一份宫保鸡丁盖饭：

同步阻塞：你到饭馆点餐，然后在那等着，还要一边喊：好了没啊！

同步非阻塞：在饭馆点完餐，就去遛狗了。不过溜一会儿，就回饭馆喊一声：好了没啊！

异步阻塞：遛狗的时候，接到饭馆电话，说饭做好了，让您亲自去拿。

异步非阻塞：饭馆打电话说，我们知道您的位置，一会给你送过来，安心遛狗就可以了。

这里我们从最简单的BIO开始学习吧

单线程通讯

首先我们先新建一个Server类，这个类将监听12345这个端口，等待客户端的连接,客户端与服务器连接后，客户端可以像服务器发送信息，如果发送bye，则结束通讯

package edu.gduf.bio.socket.demo1;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于bio的socket服务器端
 * 
 * @author ZGJ
 * @date 2017年5月4日
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个serversocket在10000号端口监听
        try (ServerSocket server = new ServerSocket(12345)) {
            //等待客户端连接，将一直阻塞直到有客户端连接
            Socket socket = server.accept();
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());

            while (true) {
                String msg = in.readLine();
                System.out.println(msg);
                out.println("Server received " + msg);
                out.flush();
                if (msg.equals("bye")) {
                    break;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

这里try (ServerSocket server = new ServerSocket(12345))采用了java7的try-with-resources语法，这样写的好处是try里面声明的资源在最后都会自动关闭，而不需要我们手动关闭，简化了语法

Client类

package edu.gduf.bio.socket.demo1;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于bio的socket客户端
 * 
 * @author ZGJ
 * @date 2017年5月4日
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try (Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 12345)) {
            //获取socket输入流
            BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            //socket输出流
            PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
            //标准输入流
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
            while (true) {
                String msg = reader.readLine();
                out.println(msg);
                out.flush();
                if (msg.equals("bye")) {
                    break;
                }
                System.out.println(in.readLine());
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }
}

运行结果：
Client:

hello
Server received hello
haha
Server received haha
bye

Server:
hello
haha
bye

多线程通讯

我们发现，服务器只能处理一个客户端的请求，服务器处理了第一个客户端的请求之后，后续的Client就不能再连接，这个时候我们需要做一些改动，当服务器收到客户端的连接请求后，客户端的请求放在一个新的线程中去处理，而主线程仍然继续等待其他客户端的连接，这样就不会阻塞服务器处理其他客户端的请求了，只需要修改服务器的代码，客户端代码和原来的一样

package edu.gduf.bio.socket.demo2;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 处理多个client的server
 * @author ZGJ
 * @date 2017年5月4日
 */
public class MulitClientServer {
    public static void main(String[] args) {
        try(ServerSocket server = new ServerSocket(12345)) {
            //循环接受客户端请求
            while(true) {
                Socket socket = server.accept();
                handle(socket);
            }
        } catch(IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    /**
     * 处理客户请求
     * @param socket
     */
    private static void handle(Socket socket) {
        //开启一个线程,lambda表达式
        new Thread(() -> {
            try(BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                    PrintWriter writer = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {
                while(true) {
                    String message =  in.readLine();
                    System.out.println(message);
                    writer.println("Server received: " + message);
                    if("bye".equals(message)) {
                        break;
                    }
                }
            } catch(IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

我们可以看到，当服务器接受到一个客户单的请求之后，采用handle()方法去处理客户端的请求，这里使用了Java8中lambda表达式来替代匿名内部类的语法，来简化我们的编程，使我们的语法更加简洁。对于每一个客户端的请求都开启一个新的线程去处理，当然，如果还想做到更加优化，可以采用Executor线程池去处理，节省创建和关闭线程的开销。