目录
- 一、IO
- 1.IO的特点
- 2.基于IO的java网络程序
- 二、NIO
- 1.NIO的简介
- 2.基于NIO的java程序
- 三、Netty
- 1.netty介绍
- 2.基于Netty的java网络程序
- 四、总结
- 参考资料
一、IO
1.IO的特点
1.服务端阻塞点
server.accept();获取套接字的时候
inputStream.read(bytes);输入流读取数据的时候
2.传统socket是短连接，可以做短连接服务器，他无法做长连接，属于一问一答的模式，比如老的tomcat底层用的就是socket,用完就会关掉线程，因此不会出现线程一直被占用的情况，支持处理多个客户端连接
(1)单线程情况下只能有一个客户端（一个线程维护一个连接，也就是一个socket客户连接）线程一直被占用。
(2)用线程池可以有多个客户端连接，但是非常消耗性能(用此案城池，就是老tomcat原理，只不过是用完后就释放)
原理流程图：
2.基于IO的java网络程序
使用IDEA新建2个java程序：一个作为服务器，另一个作为客户端：
client:
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
public class client {
public static void main(String[] args) throws IOException{
//创建客户端的Socket对象
Socket s=new Socket("192.168.0.178", 50000);//一个可用的地址（server端的）
//获取输出流，写数据
OutputStream os=s.getOutputStream();
os.write("hello,物联网2019级WOOZI".getBytes());
//释放资源
s.close();
}
}
server:
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
public class sever {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建客户端的Socket对象(SevereSocket)
//ServerSocket (int port)创建绑定到指定端口的服务器套接字
ServerSocket ss=new ServerSocket(50000);
//Socket accept()侦听要连接到此套接字并接受他
Socket s=ss.accept();
//获取输入流，读数据，并把数据显示在控制台
InputStream is=s.getInputStream();
byte[] bys=new byte[1024];
int len=is.read(bys);
String data=new String(bys,0,len);
System.out.println("接收的数据："+data);
//释放资源
s.close();
ss.close();
}
}
结果：
二、NIO
1.NIO的简介
主要API介绍：
ServerSocketChannel对应传统IO中的ServerSocket。
SocketChannel对应传统IO中的Socket。
Selector 是NIO核心 ，负载监听 ServerSocketChannel与SocketChannel ,支持单线程连多个客户端;类似通道管理器而且底层是c实现的；线程拥有一个selector就可以支持多个客户端。
SelectionKey 相当于map中的key 相当于记录根据不同动作做不同事情，一个key一个事件。
原理流程图：
NIO的通信步骤：
①创建ServerSocketChannel，为其配置非阻塞模式。
②绑定监听，配置TCP参数，录入backlog大小等。
③创建一个独立的IO线程，用于轮询多路复用器Selector。
④创建Selector，将之前创建的ServerSocketChannel注册到Selector上，并设置监听标识位SelectionKey.OP_ACCEPT。
⑤启动IO线程，在循环体中执行Selector.select()方法，轮询就绪的通道。
⑥当轮询到处于就绪状态的通道时，需要进行操作位判断，如果是ACCEPT状态，说明是新的客户端接入，则调用accept方法接收新的客户端。
⑦设置新接入客户端的一些参数，如非阻塞，并将其继续注册到Selector上，设置监听标识位等。
⑧如果轮询的通道标识位是READ，则进行读取，构造Buffer对象等。
⑨更细节的问题还有数据没发送完成继续发送的问题…
2.基于NIO的java程序
使用IDEA新建2个java程序：一个作为服务器，另一个作为客户端：
client：
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class server {
//网络通信IO操作，TCP协议，针对面向流的监听套接字的可选择通道（一般用于服务端）
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
private Selector selector;
/*
*开启服务端
*/
public void start(Integer port) throws Exception {
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
selector = Selector.open();
//绑定监听端口
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
//设置为非阻塞模式
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
//注册到Selector上
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
startListener();
}
private void startListener() throws Exception {
while (true) {
// 如果客户端有请求select的方法返回值将不为零
if (selector.select(1000) == 0) {
System.out.println("当前没有任务！！！");
continue;
}
// 如果有事件集合中就存在对应通道的key
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
// 遍历所有的key找到其中事件类型为Accept的key
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
if (key.isAcceptable())
handleConnection();
if (key.isReadable())
handleMsg(key);
iterator.remove();
}
}
}
/**
* 处理建立连接
*/
private void handleConnection() throws Exception {
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
}
/*
* 接收信息
*/
private void handleMsg(SelectionKey key) throws Exception {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer attachment = (ByteBuffer) key.attachment();
channel.read(attachment);
System.out.println("当前信息: " + new String(attachment.array()));
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
server myServer = new server();
myServer.start(8881);
}
}
server:
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
public class client {
public static void main(String[] args) throws Exception {
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.configureBlocking(false);
// 连接服务器
if (!socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8881))) {
while (!socketChannel.finishConnect()) {
System.out.println("connecting...");
}
}
//发送数据
String str = "hello,物联网2019级WOOZI";
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
socketChannel.write(byteBuffer);
System.in.read();
}
}
结果：
三、Netty
1.netty介绍
Netty是基于Java NIO client-server的网络应用框架，使用Netty可以快速开发网络应用，例如服务器和客户端协议。Netty提供了一种新的方式来开发网络应用程序，这种新的方式使它很容易使用和具有很强的扩展性。Netty的内部实现是很复杂的，但是Netty提供了简单易用的API从网络处理代码中解耦业务逻辑。Netty是完全基于NIO实现的，所以整个Netty都是异步的。
架构组成：
Netty通信的步骤：
①创建两个NIO线程组，一个专门用于网络事件处理（接受客户端的连接），另一个则进行网络通信的读写。
②创建一个ServerBootstrap对象，配置Netty的一系列参数，例如接受传出数据的缓存大小等。
③创建一个用于实际处理数据的类ChannelInitializer，进行初始化的准备工作，比如设置接受传出数据的字符集、格式以及实际处理数据的接口。
④绑定端口，执行同步阻塞方法等待服务器端启动即可。
2.基于Netty的java网络程序
使用IDEA新建2个java程序：一个作为服务器，另一个作为客户端，项目创建好之后要导入（两个都要，一样的操作），点击文件里的项目设置：
然后点击OK，会弹出一个框，也点OK：
将刚才添加的勾选上，点击OK即可：
client：
import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
/**
*
*/
public class Click {
private static final String HOST = "localhost";
private static final int PORT= 15526;
public static void main(String[] args){
new Click().start(HOST, PORT);
}
public void start(String host, int port) {
EventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();
try {
Bootstrap client = new Bootstrap().group(group).channel(NioSocketChannel.class)
.option(ChannelOption.TCP_NODELAY, true).handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline()
.addLast("decoder", new StringDecoder())
.addLast("encoder", new StringEncoder())
.addLast(new HelloWorldClientHandler());
}
});
ChannelFuture future = client.connect(host, port).sync();
future.channel().writeAndFlush("Hello Netty Server ,I am a netty client");
future.channel().closeFuture().sync();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
group.shutdownGracefully();
}
}
public static class HelloWorldClientHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("HelloWorldClientHandler Active");
}
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
System.out.println("HelloWorldClientHandler read Message:"+msg);
}
}
}
server:
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringEncoder;
import java.net.InetSocketAddress;
/**
*
*/
public class Server {
private int port;
public static void main(String[] args){
new Server(15526).start();
}
public Server(int port) {
this.port = port;
}
public void start() {
/**
* 创建两个EventLoopGroup，即两个线程池，boss线程池用于接收客户端的连接，
* 一个线程监听一个端口，一般只会监听一个端口所以只需一个线程
* work池用于处理网络连接数据读写或者后续的业务处理（可指定另外的线程处理业务，
* work完成数据读写）
*/
EventLoopGroup boss = new NioEventLoopGroup(1);
EventLoopGroup work = new NioEventLoopGroup();
try {
/**
* 实例化一个服务端启动类，
* group（）指定线程组
* channel（）指定用于接收客户端连接的类，对应java.nio.ServerSocketChannel
* childHandler（）设置编码解码及处理连接的类
*/
ServerBootstrap server = new ServerBootstrap()
.group(boss, work).channel(NioServerSocketChannel.class)
.localAddress(new InetSocketAddress(port))
.option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128)
.childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE, true)
.childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
@Override
protected void initChannel(SocketChannel ch) throws Exception {
ch.pipeline()
.addLast("decoder", new StringDecoder())
.addLast("encoder", new StringEncoder())
.addLast(new HelloWorldServerHandler());
}
});
//绑定端口
ChannelFuture future = server.bind().sync();
System.out.println("server started and listen " + port);
future.channel().closeFuture().sync();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
boss.shutdownGracefully();
work.shutdownGracefully();
}
}
public static class HelloWorldServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {
@Override
public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
System.out.println("HelloWorldServerHandler active");
}
@Override
public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
System.out.println("server channelRead..");
System.out.println(ctx.channel().remoteAddress()+"->Server :"+ msg.toString());
ctx.write("server write"+msg);
ctx.flush();
}
}
}
结果：
四、总结
对比三种网络编程方式，netty的性能优于IO和NIO，netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，它提供了对TCP、UDP和文件传输的支持。
参考资料
(43条消息) Netty入门（一）——传统IO与NIO比较（一）_平凡之路无尽路的博客-CSDN博客_netty 比较
(43条消息) Netty——基本使用介绍_隔壁老王的专栏-CSDN博客_netty
(43条消息) 分别基于IO、NIO、Netty的Java网络程序_机智的橙子的博客-CSDN博客
