NIO第3篇：JAVA BIO深入剖析-Java充电社【公众号：Java充电社】

## 3.1、Java BIO基本介绍

Java BlO就是传锤的Java IO编程，其相关的类和接口在Java.io 包中BIO(blocking I/O)同步阻塞，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，可以通过线程池机制改善 （实现多个客户连接服务器）。

## 3.2、java BIO工作机制

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/395/2ae51fd7-fb7a-4037-8e5f-8f79e2c4c38c.png)

## 3.3、传统的BIO编程实例回顾

网络编程的基本模型是Client/Server模型，也就是两个进程之间进行相互通信，其中服务端提供位置信（绑 定IP地址和端口），客户端通过连接操作向服务端监听的端口地址发起连接请求，基于TCP协议下进行三次握手连接，连接成功后，双方通过网络套接字（Socket）进行通信。

传统的同步阻塞模型开发中，服务端ServerSocket负责绑定IP地址，启动监听端口；客户端Socket负责发起 连接操作。连接成功后，双方通过输入和输出流进行同步阻塞式通信。

基于BIO模式下的通信，客户端-服务端是完全同步，完全藕合的。

### 客户端案例

```java
/**
* 客户端
*/
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.创建Socket对象请求服务端的连接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",9999);
            //2.从Socket对象中获取一个字节输出流
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            //3.把字节输出流包装成一个打印流
            PrintStream ps = new PrintStream(os);
            //ps.print("hello World! 服务端，你好");
            ps.println("hello World! 服务端，你好");
            ps.flush();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 服务端案例

```java
/**
* 目标：客户端发送消息，服务端接收消息
*/
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("===服务端启动===");
            //1.定义一个ServerSocket对象进行服务端的端口注册
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
            //2. 监听客户端的Socket连接请求
            Socket socket = ss.accept();
            //3.从socket管道中得到一个字节输入流对象
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //4.把字节输入流包装成一个缓存字符输入流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String msg;
            /*while ((msg = br.readLine()) != null){
            	System.out.println("服务端接收到：" + msg);
            }*/
            if ((msg = br.readLine()) != null){
                System.out.println("服务端接收到：" + msg);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 输出

```tex
===服务端启动===
服务端接收到：hello World! 服务端，你好
```

### 小结

在以上通信中，服务端会一直等待客户端的消息，如果客户端没有进行消息的发送，服务端将一直进入阻塞状态同时服务端是按照行获取消息的，这意味育客户端也必须按照行进行消息的发送，否则服务端将进入等待消息的阻塞状态！

## 3.4、BIO模式下多发和多收消息

在上面的案例中，只能实现客户端发送消息，服务端接收消息， 并不能实现反复的收消息和反复的发消息，我们只需要在客户端案例中，加上反复按照行发送消息的逻辑即可！ 案例代码如下：

### 客户端代码

```java
/**
* 客户端
*/
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.创建Socket对象请求服务端的连接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",9999);
            //2.从Socket对象中获取一个字节输出流
            OutputStream os = socket.getOutputStream();
            //3.把字节输出流包装成一个打印流
            PrintStream ps = new PrintStream(os);
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            while (true){
                System.out.print("请说：");
                String msg = sc.nextLine();
                ps.println(msg);
                ps.flush();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 服务端代码

```java
/**
 * 目标：服务端可以反复的接收消息，客户端可以反复的发送消息
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            System.out.println("===服务端启动===");
            //1.定义一个ServerSocket对象进行服务端的端口注册
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
            //2. 监听客户端的Socket连接请求
            Socket socket = ss.accept();
            //3.从socket管道中得到一个字节输入流对象
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //4.把字节输入流包装成一个缓存字符输入流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String msg;
            while ((msg = br.readLine()) != null){
                System.out.println("服务端接收到：" + msg);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 输出

```txt
客户端：
请说：hello
请说：what are you doing?
请说：
服务端：
===服务端启动===
服务端接收到：hello
服务端接收到：what are you doing?
```

## 3.5、BIO模式下接收多个客户端

### 概述

在上述的案例中，一个服务端只能接收一个客户端的通信请求，那么如果服务端需要处理很多个客户端的消 息通信请求应该如何处理呢，此时我们就需要在服务端引入线程了，也就是说客户端每发起一个请求，服务端就创 建一个新的线程来处理这个客户端的请求，这样就实现了一个客户端一个线程的模型，图解模式如下：

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/395/a6a96c83-a107-43c3-a4ff-1f3512b79782.png)

### 客户端案例代码

```java
/**
* 客户端
*/
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.请求与服务端的Socket对象连接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1",9999);
            //2. 得到一个打印流
            PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
            //3. 使用循环不断的发送消息给服务端接收
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            while (true){
                System.out.println("请说：");
                String msg =sc.nextLine();
                ps.println(msg);
                ps.flush();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 服务端案例代码

```java
/**
* 目标：服务端可以实现同时接收多个客户端的Socket通信需求
* 思路：服务端没接收到一个客户端socket请求对象之后都交给一个独立的线程来处理客户端的数据交互需求 
*/
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.注册端口
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
            //2.定义一个死循环，负责不断的接收客户端的Socket的连接请求
            while(true){
                Socket socket = ss.accept();
                //3.创建一个独立的线程来处理与这个客户端的socket通信需求
                new ServerThreadReader(socket).start();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 线程类

```java
public class ServerThreadReader extends Thread {
    private Socket socket;
    public ServerThreadReader(Socket socket){
        this.socket = socket;
    } 
    @Override
    public void run() {
        try {
            //从socket对象中得到一个字节输入流
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //使用缓存字符输入流包装字节输入流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String msg;
            while ((msg = br.readLine()) != null){
                System.out.println(msg);
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 输出

```txt
===client1:
请说：
ppp
请说：
你在干嘛？
请说：
我是第一个client
请说：
===client2:
请说：
lll
请说：
还钱！！！
请说：
我是第二个client
请说：
===client3:
请说：
我是第三个client
请说：
===server:
lll
ppp
你在干嘛？
还钱！！！
我是第二个client
我是第一个client
我是第三个client
```

### 小结

- 每个Socket接收到，都会创建一个线程，线程的竞争、切换上下文影响性能
- 每个线程都会占用栈空间和CPU资源
- 并不是每个socket都进行lO操作，无意义的线程处理
- 客户端的并发访问增加时。服务端将呈现1:1的线程开销，访问量越大，系统将发生线程栈溢出
- 线程创建失败，最终导致进程宕机或者僵死，从而不能对外提供服务

## 3.6、伪异步I/O编程

### 概述

在上述案例中：客户端的并发访问增加时。服务端将呈现1:1的线程开销，访问量越大，系统将发生线程栈溢出，线程创建失败，最终导致进程宕机或者僵死，从而不能对外提供服务。

接下来我们采用一个伪异步I/O的通信框架，采用线程池和任务队列实现，当客户端接入时，将客户端的Socket封装成一个Task(该任务实现Java. lang. Runnable(线程任务接口）交给后端的线程池中进行处理。JDK的线程池维护一个消息队列和N个活跃的线程，对消息队列中Socket任务进行处理，由于线程池可以设置消息队列的大小和最大线程数，因此，它的资源占用是可控的，无论多少个客户端并发访问，
都不会导致资源的耗尽和宕机。

如下图所示：

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/395/8fb04818-314a-4120-9367-1c31f4c70b07.png)

### 客户端源码分析

线程池处理类

```java
public class HandlerSocketServerPool {

//1. 创建一个线程池的成员变量用于存储一个线程池对象
    private ExecutorService executorService;

/**
     * 2.创建这个类的的对象的时候就需要初始化线程池对象
     * public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
     * int maximumPoolSize,
     * long keepAliveTime,
     * TimeUnit unit,
     * BlockingQueue<Runnable> workQueue)
     */
    public HandlerSocketServerPool(int maxThreadNum, int queueSize) {
        executorService = new ThreadPoolExecutor(3, maxThreadNum, 120,
                TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(queueSize));
    }

/**
     * 3.提供一个方法来提交任务给线程池的任务队列来暂存，等待线程池来处理
     */
    public void execute(Runnable target) {
        executorService.execute(target);
    }
    
}
```

### Socket任务类

```java
public class ServerRunnableTarget implements Runnable {
    private Socket socket;
        
    public ServerRunnableTarget(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }

@Override
    public void run() {
        //处理接收到的客户端socket通信需求
        try {
            //1.从socket管道中得到一个字节输入流对象
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //2.把字节输入流包装成一个缓存字符输入流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            String msg;
            while ((msg = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("服务端收到：" + msg);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 服务端源码

```java
/**
 * 目标：开发实现伪异步通讯架构
 * 思路：服务端没接收到一个客户端socket请求对象之后都交给一个独立的线程来处理客户端的数据交互需求
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.注册端口
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
            //2.定义一个死循环，负责不断的接收客户端的Socket的连接请求
            //初始化一个线程池对象
            HandlerSocketServerPool pool = new HandlerSocketServerPool(3, 10);
            while (true) {
                Socket socket = ss.accept();
                //3.把socket对象交给一个线程池进行处理
                //把socket封装成一个任务对象交给线程池处理
                Runnable target = new ServerRunnableTarget(socket);
                pool.execute(target);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 输出

```txt
服务端收到：client1
服务端收到：client2
服务端收到：client3
服务端收到：client4
    java.net.SocketException: Connection reset
    at java.base/java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:186)
    at java.base/java.net.SocketInputStream.read(SocketInputStream.java:140)
    at java.base/sun.nio.cs.StreamDecoder.readBytes(StreamDecoder.java:284)
    at java.base/sun.nio.cs.StreamDecoder.implRead(StreamDecoder.java:326)
    at java.base/sun.nio.cs.StreamDecoder.read(StreamDecoder.java:178)
    at java.base/java.io.InputStreamReader.read(InputStreamReader.java:185)
    at java.base/java.io.BufferedReader.fill(BufferedReader.java:161)
    at java.base/java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:326)
    at java.base/java.io.BufferedReader.readLine(BufferedReader.java:392)
    at com.zhangxudong.ServerRunnableTarget.run(ServerRunnableTarget.java:23)
    at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor.runWorker(ThreadPoolExecutor.java:1128)
    at java.base/java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor$Worker.run(ThreadPoolExecutor.java:628)
    at java.base/java.lang.Thread.run(Thread.java:834)
服务端收到：client5
```

### 小结

伪异步旧采用了线程池实现，因此避免了为每个请求创建一个独立线程造成线程资源耗尽的问题，
但由于底层 依然是采用的同步阻塞模型，因此无法从根采上解决问题。
如果单个消息处理的缓慢，或者服务器线程池中的全部线程都被阻塞，那么后续socket的I/O消息
都将在队列 中排队。新的Socket请求将被拒绝，客户端会发生大量连接超时。

## 3.7、基于BIO形式下的文件上传

### 目标

支持任意类型文件形式的上传

### 客户端开发

```java
import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;

/**
 * 目标：实现客户端上传任意类型的文件数据给服务端保存起来
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try (InputStream is = new
                FileInputStream("C:\\Users\\Think\\Downloads\\1.jpg");) {
            //1.请求与服务端的Socket连接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8888);
            //2.把字节输出流包装成一个数据输出流(DataOutputStream可以做分段数据发送)
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
            //3.先发送上传文件的后缀给服务器
            dos.writeUTF(".jpg");
            //4.把文件数据发送给服务端进行接收
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = is.read(buffer)) > 0) {
                dos.write(buffer, 0, len);
            }
            dos.flush();
            //通知服务端，我客户端这边的数据已经发送完毕了
            socket.shutdownOutput();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 服务端开发

```java
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 目标：服务端开发，可以实现接收客户端的任意类型文件，并保存到服务器端磁盘
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
            while (true) {
                Socket socket = ss.accept();
                //交给一个独立的线程来处理与这个客户端的文件通信需求
                new ServerReadThread(socket).start();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### Socket线程处理类

```java
import java.io.DataInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;

public class ServerReadThread extends Thread {
    private Socket socket;

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

@Override
    public void run() {
        try {
            //1.得到一个数据输入流来读取客户端发送过来的数据
            DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
            //2.读取客户端发送过来的文件类型
            String suffix = dis.readUTF();
            System.out.println("服务端已经成功接收到了文件类型：" + suffix);
            //3.定义一个字节输出管道，负责把客户端发来的文件数据写出去
            OutputStream os = new
                    FileOutputStream("C:\\Users\\Think\\Desktop\\server\\"
                    + UUID.randomUUID().toString() + suffix);
            //4.从数据输入流中读取文件数据，写出到字节输出流中去
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while ((len = dis.read(buffer)) > 0) {
                os.write(buffer, 0, len);
            }
            os.close();
            System.out.println("服务端接收文件保存成功！");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 输出

> 先启动Server，后启动Client

```txt
服务端已经成功接收到了文件类型：.jpg
服务端接收文件保存成功！
```

### 小结

- 同步阻塞模式下（BIO)，客户端怎么发，服务端就必须对应的怎么收。如客户端用的是DataOutputStream，那么服务端就该用DataInputStream，客户端dos.writeUTF(".jpg");服务端就该String suffix = dis.readUTF();
- 客户端发完数据后必须通知服务端自己已经发完socket.shutdownOutput()，否则服务端会一直等待。

## 3.8、Java BIO模式下的端口转发思想

需求：需要实现一个客户端的消息可以发送给所有的客户端去接收。（群聊实现）

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/395/c8e16345-07a2-42fc-b424-dc2dd2f0bb2e.png)

### 客户端开发

```java
import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;

public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            //1.请求与服务端的Socket对象连接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
            //收消息
            Thread clientThread = new ClientReaderThread(socket);
            clientThread.start();
            while (true) {
                //发消息
                OutputStream os = socket.getOutputStream();
                PrintStream ps = new PrintStream(os);
                //3. 使用循环不断的发送消息给服务端接收
                Scanner sc = new Scanner(System.in);
                //System.out.print("client send message：");
                String msg = sc.nextLine();
                ps.println(msg);
                ps.flush();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 客户端线程处理类

```java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.Socket;

public class ClientReaderThread extends Thread {
    private Socket socket;

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

@Override
    public void run() {
        try {
            while (true) {
                InputStream is = socket.getInputStream();
                //4.把字节输入流包装成一个缓存字符输入流
                BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
                String msg;
                if ((msg = br.readLine()) != null) {
                    System.out.println(msg);
                }
            }
        } catch (Exception e) {
        }
    }
}
```

### 服务端开发

```java
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * 目标：BIO模式下的端口转发思想-服务端实现
 * 服务端实现需求：
 * 1.注册端口
 * 2.接收客户端的socket连接，交给一个独立的线程来处理
 * 3.把当前连接的客户端socket存入到一个所谓的在线socket集合中保存
 * 4.接收客户端的消息，然后推动给当前所有的在线socket接收
 */
public class Server {
    //定义一个静态集合
    public static List<Socket> allSocketOnLine = new ArrayList<>();

public static void main(String[] args) {
        try {
            ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
            while (true) {
                Socket socket = ss.accept();
                //把登录的客户端socket存入到一个在线集合中去
                allSocketOnLine.add(socket);
                //为当前登录成功的socket分配一个独立的线程来处理与之通信
                new ServerReaderThread(socket).start();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

### 服务端线程处理类

```java
import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;

public class ServerReaderThread extends Thread {
    private Socket socket;

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

@Override
    public void run() {
        try {
            //1.从socket中去获取当前客户端的输入流
            BufferedReader br = new BufferedReader(new
                    InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String msg;
            while ((msg = br.readLine()) != null) {
                System.out.println("服务器收到消息：" + msg);
                //2.服务端接收到了客户端的消息后，需要推送给所有的当前在线的socket
                sendMsgToAllClient(msg, socket);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println("当前有人下线了！");
            //从在线socket集合中移除本socket
            Server.allSocketOnLine.remove(socket);
        }
    }

/**
     * 把当前客户端发送来的消息推送给全部在线的socket
     *
     * @param msg
     */
    private void sendMsgToAllClient(String msg, Socket socket) throws Exception {
        for (Socket sk : Server.allSocketOnLine) {
            //只发送给除自己以外的其他客户端
            if (socket != sk) {
                PrintStream ps = new PrintStream(sk.getOutputStream());
                ps.println(msg);
                ps.flush();
            }
        }
    }
}
```

### 输出

> 先启动服务端Server，然后启动3个客户端Client

```txt
服务器收到消息：大家好，我是客户端一
服务器收到消息：哈哈哈哈
服务器收到消息：大家好，我是client2
服务器收到消息：嘻嘻嘻嘻
服务器收到消息：hello everyone
服务器收到消息：i am client3

#客户端一
大家好，我是客户端一 --发送
哈哈哈哈 --发送
大家好，我是client2 --接收
嘻嘻嘻嘻 --接收
hello everyone --接收
i am client3 --接收

#客户端二
大家好，我是客户端一 --接收
哈哈哈哈 --接收
大家好，我是client2 --发送
嘻嘻嘻嘻 --发送
hello everyone --接收
i am client3 --接收

#客户端三
大家好，我是客户端一 --接收
哈哈哈哈 --接收
大家好，我是client2 --接收
嘻嘻嘻嘻 --接收
hello everyone --发送
i am client3 --发送
```

## 3.9、基于BIO模式下即时通讯

基于BIO模式下的即时通信，我们需要解决客户端到客户端的通信，也就是需要实现客户端与客户端的端口消息转发逻辑。

### 项目功能演示

#### 项目案例说明

本项目案例为即时通信的软件项目，适合基础加强的大案例，具备综合性。学习本项目案例至少需要具备如下java SE技术点：

1. java面向对象设计，语法设计
2. 多线程技术
3. IO流技术
4. 网络通信相关技术
5. 集合框架
6. 项目开发思维
7. java常用api使用
   ......

#### 功能清单简单说明

1. 客户端登录功能

可以启动客户端进行登录，客户端登录只需要输入用户名和服务端IP地址即可。

2. 在线人数实时更新

客户端用户登录后，需要同步更新所有客户端的联系人信息栏。

3. 离线人数更新

检测到有客户端下线后，需要同步更新所有客户端的联系人信息栏。

4. 群聊

任意一个客户端的消息，可以推动给当前所有的客户端接收。

5. 私聊

任意一个客户端消息，可以推动给当前所有客户端接收。

6. @消息

可以选择某个员工，然后发出的消息可以@该用户，但是其他所有人都能收到消息。

7. 消息用户和消息时间点

服务端可以实时记录该用户的消息时间点，然后进行消息的多路转发或则选择。

#### 项目的启动与演示

![](https://itsoku.oss-cn-hangzhou.aliyuncs.com/itsoku/blog/article/395/21104c80-9319-4981-8d41-7cc3c0852edc.png)

#### 技术选型分析

Java GUI，BIO

### 服务端设计

#### 服务端接收多个客户端逻辑

服务端需要接收多个客户端的接入

1. 服务端需要接收多个客户端，目前我们采取的策略是一个 客户端对应一个服务端线程
2. 服务端除了要注册端口以外，还需要为每个客户端分配 一个独立线程处理与之通信

服务端主体代码，主要进行端口注册，和接收客户端，分配线程处理该客户端请求

#### 服务端接收登陆消息以及监测离线

在上面我们实现了服务端可以接收多个客户端，然后服务端可以接收多个客户端连接，接下来我们要接收客户端的登陆消息。

我们需要在服务端处理客户端线程的登陆消息。需要注意的是，服务端需要接收客户端的消息可能有很多种,分别是登陆消息，群聊消息，私聊消息和@消息。这里需要约定如果客户端发送消息之前需要先发送消息的类型，类 型我们使用信号值标志（1，2，3）。

- 1代表接收的是登陆消息
- 2代表群发| @消息
- 3代表了私聊消息

服务端的线程中有异常校验机制，一旦发现客户端下线会在异 常机制中处理，然后移除当前客户端用户，把最新的用户列表 发回给全部客户端进行在线人数更新。

#### 服务端接收群聊消息

在上面实现了接收客户端的登陆消息，然后提取当前在线的全部的用户名称和当前登陆的用户名称，发送给全部在线用户更新自己的在线人数列表。接下来要接收客户端发来的群聊消息，然后推送给当前在线的所有客户端。

#### 服务端接收私聊消息

解决私聊消息的推送逻辑，私聊消息需要知道推送给某个具 体的客户端。我们可以接收到客户端发来的私聊用户名称，根据用户名称定 位该用户的Socket管道，然后单独推送消息给该Socket管道。
代码实现

#### 代码实现

Constants:

```java
public class Constants {
    /** 常量 */
    public static final int PORT = 7778;
    /** 协议分隔符 不知道视频中是什么有玩意儿 ♣♣㏘♣④④♣, 简单的用逗号分隔，功能可以实现*/
    public static final String SPILIT = ",";
}
```

ServerChat：

```java
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class ServerChat {
    /**
     * 定义一个集合存放所有在线的socket
     * 在线集合只需要一个，存储客户端socket的同时还需要知道这个Socket的客户端名称
     */
    public static Map<Socket, String> onLineSockets = new HashMap<>();

public static void main(String[] args) {
        try {
            //注册端口
            ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(Constants.PORT);
            //循环一直等待所有可能的客户端连接
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                //把客户端的socket管道单独配置一个线程来处理
                new ServerReader(socket).start();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

ServerReader：

```java
import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.Socket;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collection;
import java.util.Set;

public class ServerReader extends Thread {
    private Socket socket;

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

@Override
    public void run() {
        DataInputStream dis = null;
        try {
            dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
            //1.循环一直等待客户端的消息
            while (true) {
                //2.读取当前的消息类型：登录，群发，私聊，@消息
                int flag = dis.readInt();
                if (flag == 1) {
                    //先将当前登录的客户端socket存到在线人数的socket集合中
                    String name = dis.readUTF();
                    System.out.println(name + "----->" +
                            socket.getRemoteSocketAddress());
                    ServerChat.onLineSockets.put(socket, name);
                }
                writeMsg(flag, dis);
            }
        } catch (Exception e) {
            System.out.println("---有人下线了---");
            ServerChat.onLineSockets.remove(socket);
            try {
                //重新更新在线人数并发给所有客户端
                writeMsg(1, dis);
            } catch (Exception e1) {
                e1.printStackTrace();
            }
        }
    }

private void writeMsg(int flag, DataInputStream dis) throws Exception {
        //DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
        //定义一个变量存放最终的消息形式
        String msg = null;
        if (flag == 1) {
            //读取所有在线人数发给所有客户端去更新自己的在线人数列表
            StringBuilder rs = new StringBuilder();
            /** onlineNames = [波仔,zhangsan,波妞]*/
            Collection<String> onlineNames = ServerChat.onLineSockets.values();
            //判断是否存在在线人数
            if (onlineNames != null && onlineNames.size() > 0) {
                for (String name : onlineNames) {
                    rs.append(name + Constants.SPILIT);
                }
                //波仔003197♣♣㏘♣④④♣zhangsan003197♣♣㏘♣④④♣波妞003197♣♣㏘♣④④♣
                //去掉最后一个分隔符
                msg = rs.substring(0, rs.lastIndexOf(Constants.SPILIT));
                //将消息发送给所有的客户端
                sendMsgToAll(flag, msg);
            }
        } else if (flag == 2 || flag == 3) {
            //读到消息 群发的 或则 @消息
            String newMsg = dis.readUTF();//消息
            //得到发件人
            String sendName = ServerChat.onLineSockets.get(socket);
            // 内容--
            StringBuilder msgFinal = new StringBuilder();
            //时间
            SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss EEE");
            if (flag == 2) {//群发消息 和 @消息
                msgFinal.append(sendName).append("").append(sdf.format(System.currentTimeMillis() * 2)).append("\r\n");
                msgFinal.append(" ").append(newMsg).append("\r\n");
                sendMsgToAll(flag, msgFinal.toString());
            } else if (flag == 3) {//私聊消息
                msgFinal.append(sendName).append("").append(sdf.format(System.currentTimeMillis() * 2)).append(" 对您私发\r\n");
                msgFinal.append(" ").append(newMsg).append("\r\n");
                //私发
                //得到发给谁
                String destName = dis.readUTF();
                sendMsgToOne(destName, msgFinal.toString());
            }
        }
    }

/**
     * @param destName 对谁私发
     * @param msg      发的消息内容
     * @throws Exception
     */
    private void sendMsgToOne(String destName, String msg) throws Exception {
        //拿到所有在线的socket管道 给这些管道写出消息
        Set<Socket> allOnLineSockets = ServerChat.onLineSockets.keySet();

for (Socket sk : allOnLineSockets) {
            //得到当前需要私发的Socket
            //只对这个名字对应的socket私发消息
            if (ServerChat.onLineSockets.get(sk).trim().equals(destName)) {
                DataOutputStream dos = new
                        DataOutputStream(sk.getOutputStream());
                dos.writeInt(2);//消息类型
                dos.writeUTF(msg);
                dos.flush();
            }
        }
    }

private void sendMsgToAll(int flag, String msg) throws Exception {
        //拿到所有的在线socket管道 给这些管道写出消息
        Set<Socket> allOnLineSockets = ServerChat.onLineSockets.keySet();
        for (Socket sk : allOnLineSockets) {
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(sk.getOutputStream());
            dos.writeInt(flag);//消息类型
            dos.writeUTF(msg);
            dos.flush();
        }
    }
}
```

### 客户端设计

#### 启动客户端界面，登录，刷新在线

启动客户端界面，登陆，刷新在线人数列表

客户端界面主要是GUI设计，主体页面分为登陆界面和聊 天窗口，以及在线用户列表。

登陆输入服务端ip和用户名后，要请求与服务端的登 陆，然后立即为当前客户端分配一个读线程处理客户端 的读数据消息。因为客户端可能随时会接收到服务端那 边转发过来的各种即时消息信息。 客户端登陆完成，服务端收到登陆的用户名后，会立即发 来最新的用户列表给客户端更新。

#### 客户端发送消息逻辑

目标

客户端发送群聊消息，@消息，以及私聊消息。

实现步骤

客户端启动后，在聊天界面需要通过发送按钮推送群 聊消息，@消息，以及私聊消息。

#### 代码实现

ClientChat:

```java
import javax.swing.*;
import java.awt.*;
import java.awt.event.ActionEvent;
import java.awt.event.ActionListener;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.Socket;

/**
 * 客户端界面
 */
public class ClientChat implements ActionListener {
    /**
     * 1.设计界面
     */
    private JFrame win = new JFrame();
    /**
     * 2.消息内容框架
     */
    public JTextArea smsContent = new JTextArea(23, 50);
    /**
     * 3.发送消息的框
     */
    private JTextArea smsSend = new JTextArea(4, 40);
    /** 4.在线人数的区域 */
    /** 存放人的数据 */
    /**
     * 展示在线人数的窗口
     */
    public JList<String> onLineUsers = new JList<>();
    //是否私聊按钮
    private JCheckBox isPrivateBn = new JCheckBox("私聊");
    //消息按钮
    private JButton sendBn = new JButton("发送");
    //登录界面
    private JFrame loginView;
    private JTextField ipEt, nameEt, idEt;
    private Socket socket;

public static void main(String[] args) {
        new ClientChat().initView();
    }

private void initView() {
        /** 初始化聊天窗口的界面 */
        win.setSize(650, 600);
        /** 展示登录界面 */
        displayLoginView();
        /** 展示聊天界面 */
        //displayChatView();
    }

private void displayChatView() {
        JPanel bottomPanel = new JPanel(new BorderLayout());
        //---------------------------------------------------
        //将消息框和按钮添加到窗口的底端
        win.add(bottomPanel, BorderLayout.SOUTH);
        bottomPanel.add(smsSend);
        JPanel btns = new JPanel(new FlowLayout(FlowLayout.LEFT));
        btns.add(sendBn);
        btns.add(isPrivateBn);
        bottomPanel.add(btns, BorderLayout.EAST);
        //-----------------------------------------------
        //给发送消息按钮绑定点击事件监听器
        //将展示消息区centerPanel添加到窗口的中间
        smsContent.setBackground(new Color(0xdd, 0xdd, 0xdd));
        //让展示消息区可以滚动
        win.add(new JScrollPane(smsContent), BorderLayout.CENTER);
        smsContent.setEditable(false);
        //-------------------------------------------------
        //用户列表和是否私聊放到窗口的最右边
        Box rightBox = new Box(BoxLayout.Y_AXIS);
        onLineUsers.setFixedCellWidth(120);
        onLineUsers.setVisibleRowCount(13);
        rightBox.add(new JScrollPane(onLineUsers));
        win.add(rightBox, BorderLayout.EAST);
        //-------------------------------------------------
        //关闭窗口退出当前程序
        win.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        win.pack();//swing 加上这句 就可以拥有关闭窗口的功能
        /** 设置窗口居中，显示出来 */
        setWindowCenter(win, 650, 600, true);
        //发送按钮绑定点击事件
        sendBn.addActionListener(this);
    }

private void displayLoginView() {
        /**
         * 先让用户进行登录
         * 服务端ip
         * 用户名
         * id
         */
        /** 显示一个qq的登录框 */
        loginView = new JFrame("登录");
        loginView.setLayout(new GridLayout(3, 1));
        loginView.setSize(400, 230);
        JPanel ip = new JPanel();
        JLabel label = new JLabel("IP:");
        ip.add(label);
        ipEt = new JTextField(20);
        ip.add(ipEt);
        loginView.add(ip);
        JPanel name = new JPanel();
        JLabel label1 = new JLabel("姓名:");
        name.add(label1);
        nameEt = new JTextField(20);
        name.add(nameEt);
        loginView.add(name);
        JPanel btnView = new JPanel();
        JButton login = new JButton("登录");
        btnView.add(login);
        JButton cancle = new JButton("取消");
        btnView.add(cancle);
        loginView.add(btnView);
        //关闭窗口退出当前程序
        loginView.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);
        setWindowCenter(loginView, 400, 260, true);
        /** 给登录和取消绑定点击事件 */
        login.addActionListener(this);
        cancle.addActionListener(this);
    }

private void setWindowCenter(JFrame frame, int width, int height, boolean
            flag) {/** 得到所在系统所在屏幕的宽高 */
        Dimension ds = frame.getToolkit().getScreenSize();
        /** 拿到电脑的宽 */
        int width1 = ds.width;
        /** 高 */
        int height1 = ds.height;
        System.out.println(width1 + "*" + height1);
        /** 设置窗口的左上角坐标 */
        frame.setLocation(width1 / 2 - width / 2, height1 / 2 - height / 2);
        frame.setVisible(flag);
    }

@Override
    public void actionPerformed(ActionEvent e) {
        //得到点击的事件源
        JButton btn = (JButton) e.getSource();
        switch (btn.getText()) {
            case "登录":
                String ip = ipEt.getText().toString();
                String name = nameEt.getText().toString();
                //校验参数是否为空
                //错误提示
                String msg = "";
                //12.1.2.0
                // \d{1,3}\.\d{1,3}\.\d{1,3}\.\d{1,3}\
                if (ip == null ||
                        !ip.matches("\\d{1,3}\\.\\d{1,3}\\.\\d{1,3}\\.\\d{1,3}")) {
                    msg = "请输入合法的服务器ip地址";
                } else if (name == null || !name.matches("\\S{1,}")) {
                    msg = "姓名必须1个字符以上";
                }
                if (!msg.equals("")) {
                    //msg有内容说明参数有为空
                    //参数一：弹出放到那个窗口里面
                    JOptionPane.showMessageDialog(loginView, msg);
                } else {
                    try {
                        //参数都合法了
                        //当前登录的用户，去服务器登录
                        /** 先把当前用户的名称展示到界面*/
                        win.setTitle(name);
                        //去服务端登录连接一个socket管道
                        socket = new Socket(ip, Constants.PORT);
                        //为客户端的socket分配一个线程 专门负责收消息
                        new ClientReader(this, socket).start();
                        //带上用户信息过去
                        DataOutputStream dos = new
                                DataOutputStream(socket.getOutputStream());
                        dos.writeInt(1);//登录消息
                        dos.writeUTF(name.trim());
                        dos.flush();
                        //关闭当前窗口 弹出聊天界面
                        loginView.dispose();//登录窗口销毁
                        displayChatView();//展示了聊天窗口了
                    } catch (Exception e1) {
                        e1.printStackTrace();
                    }
                }
                break;
            case "取消":
                /** 退出系统*/
                System.exit(0);
                break;
            case "发送":
                //得到发送消息的内容
                String msgSend = smsSend.getText().toString();
                if (!msgSend.trim().equals("")) {
                    //发消息给服务端
                    try {
                        //判断是否对谁发消息
                        String selectName = onLineUsers.getSelectedValue();
                        int flag = 2;// 群发 @消息
                        if (selectName != null && !selectName.equals("")) {
                            msgSend = ("@" + selectName + "," + msgSend);
                            //判断是否选中私发
                            if (isPrivateBn.isSelected()) {
                                //私发
                                flag = 3;//私发消息
                            }
                        }
                        DataOutputStream dos = new
                                DataOutputStream(socket.getOutputStream());
                        dos.writeInt(flag);//群发消息 发送给所有人
                        dos.writeUTF(msgSend);
                        if (flag == 3) {
                            //告诉服务器端我对谁私发
                            dos.writeUTF(selectName.trim());
                        }
                        dos.flush();
                    } catch (Exception e1) {
                        e1.printStackTrace();
                    }
                }
                smsSend.setText(null);
                break;
        }
    }
}
```

ClientReader：

```java
import java.io.DataInputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Arrays;

public class ClientReader extends Thread {
    private Socket socket;
    private ClientChat clientChat;

public ClientReader(ClientChat clientChat, Socket socket) {
        this.clientChat = clientChat;
        this.socket = socket;
    }

@Override
    public void run() {
        try {
            DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
            /** 循环一直等待客户端的消息 */
            while (true) {
                /** 读取当前的消息类型： 登录，群发，私聊，@消息 */
                int flag = dis.readInt();
                if (flag == 1) {
                    //在线人数消息回来了
                    String nameDatas = dis.readUTF();
                    System.out.println(nameDatas);
                    //展示到在线人数的界面
                    String[] names = nameDatas.split(Constants.SPILIT);
                    System.out.println(Arrays.toString(names));
                    clientChat.onLineUsers.setListData(names);
                } else if (flag == 2) {
                    //群发，私聊 ，@消息 都是直接显示的
                    String msg = dis.readUTF();
                    clientChat.smsContent.append(msg);
                    //让消息界面滚动到低端
                    clientChat.smsContent.setCaretPosition(clientChat.smsContent.getText().length()
                    );
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
```

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## 最新资料

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2. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247484192&idx=1&sn=505f2faaa4cc911f553850667749bcbb&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">2021 最新版 Java 微服务学习线路图 + 视频</a>
3. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247484573&idx=1&sn=7f3d83892186c16c57bc0b99f03f1ffd&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">阿里技术大佬整理的《Spring 学习笔记.pdf》</a>
4. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247484544&idx=2&sn=c1dfe907cfaa5b9ae8e66fc247ccbe84&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">阿里大佬的《MySQL 学习笔记高清.pdf》</a>
5. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247485167&idx=1&sn=48d75c8e93e748235a3547f34921dfb7&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">2021 版 java 高并发常见面试题汇总.pdf</a>
6. <a href="https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzkwOTAyMTY2NA==&mid=2247485664&idx=1&sn=435f9f515a8f881642820d7790ad20ce&scene=21#wechat_redirect" target="_blank">Idea 快捷键大全.pdf</a>

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