Java 网络编程之TCP(一)：基于BIO

环境：

jdk 17

IntelliJ IDEA 2023.1.1 (Ultimate Edition)

Windows 10 专业版 22H2

TCP：面向连接的，可靠的数据传送协议

Java中的TCP网络编程，其实就是基于常用的BIO和NIO来实现的，本文先讨论BIO；

BIO：是JDK 1.4引入的网络编程模型，主要是指阻塞I/O编程模型

BIO中的阻塞体现在：

服务端：

服务器等待客户端连接的accept方法阻塞；

服务器读取客户端数据，等待数据准备好的阻塞；

客户端：

客户端读取服务器数据，等待数据准备好的阻塞；

服务端高并发：

既然服务端有阻塞，我们要想提高效率，得用多线程，一个负责处理一个客户端的业务数据；

同时，为了提高线程的使用效率，当一个客户端断开连接之后，该线程可以复用来处理其他线程；

获取一个线程负责多个客户端，进行轮询处理，这样就复杂些了；我们在其他文章中再讨论；

本文，我们使用最简单的方式，一个线程处理一个客户端数据，线程不复用；先把整个BIO的模型实现出来；

需求如下：基于BIO实现一个简单的服务端接收客户端的数据的网络模型；这个也是聊天室的基础；

服务端：可以接收多个客户端连接，通过字节流接收客户端发送的消息；服务端只接收，不发送

客户端：接收控制台输入的数据，然后通过字节流发送给服务端

服务端代码如下：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于BIO的TCP网络通信的服务端，可以接收多个客户端连接，通过字节流接收客户端发送的消息；
 * 服务端只接收，不发送
 * 一个客户端需要使用一个线程
 * todo：线程资源复用
 *
 * @author freddy
 */
class ChatServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 开启server 监听端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        while (true) {
            Socket client = serverSocket.accept(); // 阻塞操作，需要新的线程处理客户端
            // 接收Client数据，并转发
            new Thread(new ServerThread(client)).start();
        }
    }
}

/**
 * 服务端的线程，一个客户端对应一个
 */
class ServerThread implements Runnable {
    Socket socket;

    public ServerThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 获取输入流程，读取用户输入
        // 持续接收Client数据，并打印
        System.out.println("server had a client" + socket);
        try (InputStream inputStream = socket.getInputStream()) {
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            // read操作阻塞，直到有数据可读
            while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
                System.out.println("serer receive data from " + socket + " : " + new String(buffer, 0, len));
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(socket + " disconnect ");
        }
    }
}

客户端代码如下：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;

/**
 * 基于BIO的TCP网络通信的客户端，接收控制台输入的数据，然后通过字节流发送给服务端
 *
 * @author freddy
 */
class ChatClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 连接server
        Socket serverSocket = new Socket("localhost", 9999);
        System.out.println("client connected to server");

        // 读取用户在控制台上的输入，并发送给服务器
        InputStream in = System.in;
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len;
        OutputStream outputStream = serverSocket.getOutputStream();
        // read操作阻塞，直到有数据可读
        while ((len = in.read(buffer)) != -1) {
            System.out.println("client receive data from console" + in + " : " + new String(buffer, 0, len));
            // 发送数据给服务器端
            outputStream.write(new String(buffer, 0, len).getBytes()); // 此时buffer中是有换行符
        }
    }
}

测试：

先开启服务端；

然后开启两个客户端，在idea中需要打开Run -> Edit Configurations，选择我们的Application, 然后在右侧点击【Modify options】，选择【Allow multiple instances】，即可开启多个相同的Application ;

备注：不同版本的idea，选项位置可能有所不同