Java NIO网络编程制作简易聊天室

一、NIO简介二、编程模型三、BIO网络模型四、NIO网络模型五、具体代码实现六、演示效果图

一、NIO简介

NIO全称：Non-blocking IO 或 New IO，是非阻塞式的IOJDK版本：JDK1.4+应用场景：高并发网络服务编程

二、编程模型

模型：对事物共性的抽象编程模型：对编程共性的抽象

三、BIO网络模型

BIO网络模型介绍 从图中可以看出，一个线程到第5步的时候，会阻塞在那等待客户端的下次请求，每新增一个客户端，就会启动一个新的线程来处理这个客户端的请求，如果客户端量很大的话，就会造成服务器压力过大而崩溃。

BIO网络模型缺点

阻塞式IO模型弹性伸缩能力差多线程非常消耗资源

四、NIO网络模型

NIO网络模型介绍 相对于BIO，NIO的网络模型就要复杂的多，服务端提供一个单线程的Selector组件，它是一个事件注册监听器，负责监听管理注册到它上面的连接和事件，但是本身不负责处理客户端的业务逻辑。当它监听到指定的事件，就会启动相应的事件处理器去处理请求，事件处理器可以依次处理多个请求，处理完成之后，由事件处理器去响应客户端，Selector本身继续监听其他事件。

NIO模型的优点

非阻塞式IO模型弹性伸缩能力强单线程节约资源 原生NIO的缺点 NIO类库和API比较复杂可靠性能力补齐，工作量和难度都非常大Selector空轮询，导致CPU占用100%的bug还没有修复

五、具体代码实现

服务端代码NioServer.java package com.feonix; import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.*; import java.nio.charset.Charset; import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.Map; import java.util.Map.Entry; import java.util.Set; /** * NIO服务器端 */ public class NioServer { /** * 映射客户端channel */ private Map<String, SocketChannel> clientsMap = new HashMap<String, SocketChannel>(); public static void main(String[] args) { NioServer nioServer = new NioServer(); try { // 启动服务端 nioServer.start(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } /** * 启动 * * @throws IOException */ public void start() throws IOException { // 1. 创建Selector Selector selector = Selector.open(); // 2. 通过ServerSocket创建channel通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 3. 为channel通道绑定监听端口 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8000)); // 4. 将channel设置为非阻塞模式 serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 5. 将channel注册到selector上，监听连接事件 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); System.out.println("服务器端启动成功！"); // 6. 循环等待新接入的连接 for (; ; ) { // 获取可用的channel数量 int readyChannels = selector.select(); // 屏蔽未就绪的连接，防止selector空轮询 if (readyChannels == 0) { continue; } // 获取可用的channel集合 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { // 获取selectionKey实例 SelectionKey selectionKey = iterator.next(); // 移除当前的selectionKey iterator.remove(); // 7. 根据就绪状态，调用对应的方法处理业务逻辑 // 接入事件处理逻辑 if (selectionKey.isAcceptable()) { acceptHandler(serverSocketChannel, selector); } // 可读事件处理逻辑 if (selectionKey.isReadable()) { readHandler(selectionKey, selector); } } } } /** * 接入事件处理器 * * @param serverSocketChannel * @param selector */ private void acceptHandler(ServerSocketChannel serverSocketChannel, Selector selector) throws IOException { // 创建socketChannel SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); // 将socketChannel设置为非阻塞模式 socketChannel.configureBlocking(false); // 将channel注册到selector上，监听 可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 回复客户端提示信息 socketChannel.write(Charset.forName("UTF-8").encode("系统提示：你与聊天室内的其他人都不是好友关系，请注意隐私安全！")); } /** * 可读事件处理器 * * @param selectionKey * @param selector * @throws IOException */ private void readHandler(SelectionKey selectionKey, Selector selector) throws IOException { // 从selectionKey中获取到已经就绪的channel SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); // 创建buffer ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 循环读取客户端的请求信息 String request = ""; while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) { // 切换buffer为读模式 byteBuffer.flip(); // 读取buffer中的内容 request += Charset.forName("UTF-8").decode(byteBuffer); } // 将channel再次注册到selector上，监听可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 将客户端发送的信息广播给其他客户端 if (request.length() > 0) { // 设置昵称的处理逻辑 if (request.contains("name:::")) { String[] res = request.split(":::"); if (res.length == 2) { // 添加昵称和客户端channel的映射 clientsMap.put(res[1], socketChannel); System.out.printf("客户端%s加入聊天室\n", res[1]); // 广播给其他客户端，有新用户加入聊天室 broadCast(socketChannel, res[1] + "加入聊天室，和Ta打个招呼吧~"); } } else { // 普通消息的处理逻辑 // 先判断客户端channel映射map是否空 if (!clientsMap.isEmpty()) { // 遍历客户端channel映射map for (Entry<String, SocketChannel> clientSet : clientsMap.entrySet()) { // 找到当前客户端channel if (socketChannel.equals(clientSet.getValue())) { // 拿到昵称 String name = clientSet.getKey(); System.out.printf("客户端%s消息：%s\n", name, request); // 广播给其他客户端 broadCast(socketChannel, name + "说：" + request); } } } } } } /** * 广播消息 */ private void broadCast(SocketChannel sourceChannel, String request) { if (!clientsMap.isEmpty()) { // 遍历所有已接入的客户端channel，循环向所有已接入客户端channel广播信息 clientsMap.entrySet().forEach(clientSet -> { // 获取一个已接入的客户端channel SocketChannel targetChannel = clientSet.getValue(); // 剔除发送消息的客户端 if (!sourceChannel.equals(targetChannel)) { try { // 将消息发送到targetChannel客户端 targetChannel.write(Charset.forName("UTF-8").encode(request)); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); } } } 客户端代码NioClient.java package com.feonix; import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.charset.Charset; import java.util.Scanner; /** * NIO客户端 */ public class NioClient { public static void main(String[] args) { NioClient nioClient = new NioClient(); try { // 启动客户端 nioClient.start(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } /** * 启动 */ public void start() throws IOException { // 连接服务器，指定ip和端口号 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000)); System.out.println("客户端启动成功！"); // 接收服务器端的响应 Selector selector = Selector.open(); // 设置非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); // 向selector注册可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 启动一个线程处理消息读取事件 new Thread(new NioClientHandler(selector)).start(); // 向服务器端发送消息 Scanner key = new Scanner(System.in); System.out.print("请输入你的昵称："); // 等待用户键盘输入昵称 String name = key.nextLine(); if (name != null && name.length() > 0) { // 发送昵称给服务端 socketChannel.write(Charset.forName("UTF-8").encode("name:::" + name)); } while (key.hasNextLine()) { // 等待用户键盘输入消息内容 String request = key.nextLine(); if (request != null && request.length() > 0) { // 发送消息给服务端 socketChannel.write(Charset.forName("UTF-8").encode(request)); } } } } 客户端消息读取处理器NioClientHandler.java package com.feonix; import java.io.IOException; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.charset.Charset; import java.util.Iterator; import java.util.Set; /** * 客户端消息读取处理器 */ public class NioClientHandler implements Runnable { private Selector selector; public NioClientHandler(Selector selector) { this.selector = selector; } @Override public void run() { try { for (; ; ) { // 获取可用的channel数量 int readyChannels = selector.select(); // 屏蔽未就绪的连接 if (readyChannels == 0) { continue; } // 获取可用的channel集合 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { // 获取selectionKey实例 SelectionKey selectionKey = iterator.next(); // 移除当前的selectionKey iterator.remove(); // 可读事件处理逻辑 if (selectionKey.isReadable()) { readHandler(selectionKey, selector); } } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } /** * 可读事件处理器 */ private void readHandler(SelectionKey selectionKey, Selector selector) throws IOException { // 从selectionKey中获取到已经就绪的channel SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); // 创建buffer ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 循环读取服务器端的响应信息 String response = ""; while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) { // 切换buffer为读模式 byteBuffer.flip(); // 读取buffer中的内容 response += Charset.forName("UTF-8").decode(byteBuffer); } // 将channel再次注册到selector上，监听可读事件 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 将服务器端响应的信息打印到本地 if (response.length() > 0) { System.out.println(response); } } }

六、演示效果图

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