Java NIO（六）：实现多人聊天室

Demo 下载：https://gitee.com/LinYuanTongXue/Demo-NIO-CharRoom

服务端思路：

• 定义一个 Charset 字符集用于解析数据
• 定义两个 ByteBuffered 缓冲区用于收发数据
• 定义一个 Map<String,Channel> 用于存放客户端集合
• 定义一个 Selector 用于监听通道事件
• 通过 ServerSocketChannel 的 open 方法打开一个 ServerSocketChannel 通道
• 设置为非阻塞模式，并传递一个 InetSocketAddress 绑定端口
• 注册 ServerSocketChannel 的接收就绪事件通道到 Selector
• 循环监听事件
  • 调用 Selector 的 select 方法阻塞直到有准备就绪的通道
  • 调用 Selector 的 selectedKeys 获取准备就绪的通道集合
  • 针对事件处理通道
    • 接收就绪：
      • 代表有客户端要连接，通过 SelectionKey 对象获取 ServerSocketChannel
      • 调用 accept 方法接收请求客户端通道 SocketChannel
      • 为 SocketChannel 通道注册可读数据事件到 Selector
      • 将客户端 SocketChannel 添加到客户端集合 map 中
    • 可读就绪:
      • 代表客户端向服务器端发送了消息，通过 SelectionKey 对象获取 SocketChannel
      • 调用 read 方法将数据读入通道，通过 Charset 的 decode 将数据解码
      • 调用 dispatch 方法将消息转发给各个客户端
        • dispach方法：遍历客户端集合 map，通过 Channel 的 write 方法将消息发送给各个客户端
• 处理完事件后要清空 SelectionKey 集合，当下次该通道变成就绪时，Selector 才会再次将其放入 SelectionKey 中

public class NIOServer {

    private int port = 8888;

    // 用于编/解码 buffer
    private Charset charset = Charset.forName("UTF-8");

    // 用于接收数据的缓冲区
    private ByteBuffer rBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

    // 用于发送数据的缓冲区
    private ByteBuffer sBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

    // 用于存放客户端集合
    private Map<String, SocketChannel> clientMap = new HashMap();

    // 用于监听通道事件
    private static Selector selector;

    public NIOServer(int port) {
        this.port = port;
        try {
            init();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 初始化服务器
    private void init() throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));
        selector = Selector.open();
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        System.out.println("服务器启动，端口为：" + port);
    }

    /**
     * 服务器端轮询监听，select 方法会一直阻塞直到有相关事件发生或超时
     */
    public void listen() {
        while (true) {
            try {
                selector.select();   // 返回值为本次触发的事件数
                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                selectionKeys.forEach(selectionKey -> handle(selectionKey));
                selectionKeys.clear(); // 清除处理过的事件
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }

    /**
     * 处理事件
     */
    private void handle(SelectionKey selectionKey) {
        try {
            // 有客户端要连接
            if (selectionKey.isAcceptable()) {
                ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
                SocketChannel client = server.accept();
                client.configureBlocking(false);
                client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                clientMap.put(getClientName(client), client);
            }
            // 客户端发送了消息
            else if (selectionKey.isReadable()) {
                SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                rBuffer.clear();
                int bytes = client.read(rBuffer);
                if (bytes > 0) {
                    rBuffer.flip();
                    String receiveText = String.valueOf(charset.decode(rBuffer));
                    System.out.println(client.toString() + ":" + receiveText);
                    dispatch(client, receiveText);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    /**
     * 转发消息给各个客户端
     */
    private void dispatch(SocketChannel client, String info) throws IOException {
        if (!clientMap.isEmpty()) {
            for (Map.Entry<String, SocketChannel> entry : clientMap.entrySet()) {
                SocketChannel temp = entry.getValue();
                if (!client.equals(temp)) {
                    sBuffer.clear();
                    sBuffer.put(charset.encode(getClientName(client) + ":" + info));
                    sBuffer.flip();
                    temp.write(sBuffer);
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 生成客户端名字
     */
    private String getClientName(SocketChannel client){
        Socket socket = client.socket();
        return "[" + socket.getInetAddress().toString().substring(1) + ":" + Integer.toHexString(client.hashCode()) + "]";
    }

    public static void main(String[] args) {
        NIOServer server = new NIOServer(7777);
        server.listen();
    }
}

客户端思路：

• 定义一个 Charset 字符集用于解析数据
• 定义两个 ByteBuffered 缓冲区用于收发数据
• 定义一个 Selector 用于监听通道事件
• 通过 SocketChannel 的 open() 打开一个 SocketChannel 实例
• 设置 SocketChannel 实例为非阻塞模式，并调用 connect() 连接到服务端
• 注册 SocketChannel 的连接就绪事件到 Selector
• 循环监听事件
  • 调用 Selector 的 select 方法阻塞直到有准备就绪的通道
  • 调用 Selector 的 selectedKeys 获取准备就绪的通道集合
  • 针对事件处理通道
    • 连接就绪：
      • 调用 SocketChannel 的 isConnectionPending 判断否正在连接服务器端，如果是则调用 finishConnect 完成连接
      • 新建一个线程，通过 Scanner 接收用户输入并通过 SocketChannel 的 write 写入到通道
      • 设置监听 SocketChannel 的可读数据事件
    • 可读就绪：
      • 有从服务器端发送过来的信息，读取输出到屏幕上
• 处理完事件后要清空 SelectionKey 集合，当下次该通道变成就绪时，Selector 才会再次将其放入 SelectionKey 中

public class NIOClient {

    // 服务端地址
    private InetSocketAddress SERVER;

    // 用于接收数据的缓冲区
    private ByteBuffer rBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

    // 用于发送数据的缓冲区
    private ByteBuffer sBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

    // 用于监听通道事件
    private static Selector selector;

    // 用于编/解码 buffer
    private Charset charset = Charset.forName("UTF-8");

    public NIOClient(int port) {
        SERVER = new InetSocketAddress("localhost", port);
        try {
            init();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    // 初始化客户端
    private void init() throws IOException {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        socketChannel.configureBlocking(false);
        selector = Selector.open();
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
        socketChannel.connect(SERVER);
        while (true) {
            selector.select();
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            selectionKeys.forEach(selectionKey -> handle(selectionKey));
            selectionKeys.clear(); // 清除处理过的事件
        }
    }

    /**
     * 处理事件
     */
    private void handle(SelectionKey selectionKey) {
        try {
            // 连接就绪事件
            if (selectionKey.isConnectable()) {
                SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                if (client.isConnectionPending()) {
                    client.finishConnect();
                    System.out.println("连接成功！");
                    // 启动线程监听客户端输入
                    new Thread() {
                        @Override
                        public void run() {
                            while (true) {
                                try {
                                    sBuffer.clear();
                                    Scanner scanner = new Scanner(System.in);
                                    String sendText = scanner.nextLine();
                                    System.out.println(sendText);
                                    sBuffer.put(charset.encode(sendText));
                                    sBuffer.flip();
                                    client.write(sBuffer);
                                } catch (IOException e) {
                                    e.printStackTrace();
                                }
                            }
                        }
                    }.start();
                }
                // 注册可读事件
                client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            }
            // 可读事件，有从服务器端发送过来的信息，读取输出到屏幕上
            else if (selectionKey.isReadable()) {
                SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                rBuffer.clear();
                int count = client.read(rBuffer);
                if (count > 0) {
                    String receiveText = new String(rBuffer.array(), 0, count);
                    System.out.println(receiveText);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        new NIOClient(7777);
    }
}