JAVA网络编程知识学习

学习目标
第一章网络编程入门
- 1.1软件结构
- 1.2 网络通信协议
- 1.3 协议分类
- 1.4 网络编程三要素
- - 协议
  - IP地址
  - IP地址分类
  - 常用命令
  - 端口号
  - InetAddress类
第二章 UDP通信程序
- 2.1 UDP协议概述
- 2.2 UDP通信案例
- - 2.2.1 UDP发送端代码实现
  - 2.2.2 UDP接收端代码实现
第三章 TCP通信程序
- 3.1 TCP协议概述
- 3.2 TCP通信案例
- - 3.2.2 客户端向服务器发送数据
  - 3.3.3 服务器向客户端回写数据
- 3.3 使用演示
- 3.4 注意事项
- 3.5 即时通信
第四章综合案例
- 4.1 文件上传案例
- - 文件上传分析图解
  - 案例实现
- 注意事项分析
- - shutdownInput()和shutdownOutput()方法
  - socket的流read读取阻塞原因
- 4.2 模拟BS服务器
- - 案例分析
  - 案例实现
基本通信的概念介绍
第五章 NIO
- 5.1 NIO概述
- - 5.1.1 NIO引入
- 5.2 NIO(同步、非阻塞)
- - 5.2.1 Channel（通道）
  - 5.2.2 Buffer
  - 5.2.3 Selector
  - - 1.如何创建一个Selector
    - 2.注册Channel到Selector
    - 3.关于SelectionKey
    - - (1) Interest set
      - (2) Ready Set
      - (3) Channel 和 Selector
      - (4) Attach一个对象
    - 4.关于SelectedKeys()
- 5.3 NIO2（==AIO）(异步、非阻塞)

学习目标

能够辨别UDP和TCP协议特点
- UDP 无连接，基于数据包，发出去就不管了，性能好，可能丢失数据。
- TCP有连接，基于通信管道，可靠传输。
能够说出TCP协议下两个常用类名称
- 客户端Socket
- 服务端ServerSocket
能够编写TCP协议下字符串数据传输程序
- 参见代码！
能够理解TCP协议下文件上传案例
- 参见代码！
能够理解TCP协议下BS案例
- 参见代码！
能够说出NIO的优点。
- BIO:同步阻塞式通信，线程要与客户端耦合，没有数据还要死等！并发越高，死的越快！！
- NIO:同步非阻塞：只需要开始一个线程接收无数个客户端，再开启一个线程负责轮询所有的客户端是否有数据，有数据才开启一个线程处理它。适合连接多但是数据短的连接。性能较好！！

第一章网络编程入门

1.1软件结构

C/S结构 ：全称为Client/Server结构，是指客户端和服务器结构。常见程序有ＱＱ、迅雷等软件。

B/S结构 ：全称为Browser/Server结构，是指浏览器和服务器结构。常见浏览器有谷歌、火狐等。

两种架构各有优势，但是无论哪种架构，都离不开网络的支持。网络编程，就是在一定的协议下，实现两台计算机的通信的程序。

1.2 网络通信协议

网络通信协议: 通信协议是对计算机必须遵守的规则，只有遵守这些规则，计算机之间才能进行通信。这就好比在道路中行驶的汽车一定要遵守交通规则一样，协议中对数据的传输格式、传输速率、传输步骤等做了统一规定，通信双方必须同时遵守，最终完成数据交换。
TCP/IP协议： 传输控制协议/因特网互联协议( Transmission Control Protocol/Internet Protocol)，是Internet最基本、最广泛的协议。它定义了计算机如何连入因特网，以及数据如何在它们之间传输的标准。它的内部包含一系列的用于处理数据通信的协议，并采用了4层的分层模型，每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。

1.3 协议分类

通信的协议还是比较复杂的，java.net 包中包含的类和接口，它们提供低层次的通信细节。我们可以直接使用这些类和接口，来专注于网络程序开发，而不用考虑通信的细节。

java.net 包中提供了两种常见的网络协议的支持：

TCP：传输控制协议 (Transmission Control Protocol)。TCP协议是面向连接的通信协议，即传输数据之前，在发送端和接收端建立逻辑连接，然后再传输数据，它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。
- 三次握手：TCP协议中，在发送数据的准备阶段，客户端与服务器之间的三次交互，以保证连接的可靠。
  - 第一次握手，客户端向服务器端发出连接请求，等待服务器确认。服务器你死了吗？
  - 第二次握手，服务器端向客户端回送一个响应，通知客户端收到了连接请求。我活着啊！！
  - 第三次握手，客户端再次向服务器端发送确认信息，确认连接。整个交互过程如下图所示。我知道了！！

完成三次握手，连接建立后，客户端和服务器就可以开始进行数据传输了。由于这种面向连接的特性，TCP协议可以保证传输数据的安全，所以应用十分广泛，例如下载文件、浏览网页等。

UDP：用户数据报协议(User Datagram Protocol)。UDP协议是一个面向无连接的协议。传输数据时，不需要建立连接，不管对方端服务是否启动，直接将数据、数据源和目的地都封装在数据包中，直接发送。每个数据包的大小限制在64k以内。它是不可靠协议，因为无连接，所以传输速度快，但是容易丢失数据。日常应用中,例如视频会议、QQ聊天等。

1.4 网络编程三要素

协议

协议：计算机网络通信必须遵守的规则，已经介绍过了，不再赘述。

IP地址

IP地址：指互联网协议地址（Internet Protocol Address），俗称IP。IP地址用来给一个网络中的计算机设备做唯一的编号。假如我们把“个人电脑”比作“一台电话”的话，那么“IP地址”就相当于“电话号码”。

IP地址分类

IPv4：是一个32位的二进制数，通常被分为4个字节，表示成a.b.c.d 的形式，例如192.168.65.100 。其中a、b、c、d都是0~255之间的十进制整数，那么最多可以表示42亿个。
IPv6：由于互联网的蓬勃发展，IP地址的需求量愈来愈大，但是网络地址资源有限，使得IP的分配越发紧张。有资料显示，全球IPv4地址在2011年2月分配完毕。
为了扩大地址空间，拟通过IPv6重新定义地址空间，采用128位地址长度，每16个字节一组，分成8组十六进制数，表示成ABCD:EF01:2345:6789:ABCD:EF01:2345:6789，号称可以为全世界的每一粒沙子编上一个网址，这样就解决了网络地址资源数量不够的问题。

常用命令

查看本机IP地址，在控制台输入：

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ipconfig

检查网络是否连通，在控制台输入：

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ping 空格 IP地址
ping 220.181.57.216
ping www.baidu.com

特殊的IP地址

本机IP地址：127.0.0.1、localhost 。

端口号

网络的通信，本质上是两个进程（应用程序）的通信。每台计算机都有很多的进程，那么在网络通信时，如何区分这些进程呢？

如果说IP地址可以唯一标识网络中的设备，那么端口号就可以唯一标识设备中的进程（应用程序）了。

端口号：用两个字节表示的整数，它的取值范围是0-65535。其中，0~1023之间的端口号用于一些知名的网络服务和应用，普通的应用程序需要使用1024以上的端口号。如果端口号被另外一个服务或应用所占用，会导致当前程序启动失败。

利用协议 IP地址 端口号 三元组合，就可以标识网络中的进程了，那么进程间的通信就可以利用这个标识与其它进程进行交互。

InetAddress类

InetAddress类可以理解为java层面对面IP的一个抽象封装类

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/**
    InetAddress类概述
        * 一个该类的对象就代表一个IP地址对象。

    InetAddress类成员方法
        * static InetAddress getLocalHost()
            * 获得本地主机IP地址对象
        * static InetAddress getByName(String host)
            * 根据IP地址字符串或主机名获得对应的IP地址对象

        * String getHostName();获得主机名
        * String getHostAddress();获得IP地址字符串
 */
public class InetAddressDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 获得本地主机IP地址对象
        InetAddress inet01 = InetAddress.getLocalHost();
        // pkxingdeMacBook-Pro.local/10.211.55.2
        // 主机名/ip地址字符串
        System.out.println(inet01);
        // 根据IP地址字符串或主机名获得对应的IP地址对象
        // InetAddress inet02 = InetAddress.getByName("192.168.73.97");
        InetAddress inet02 = InetAddress.getByName("baidu.com");
        System.out.println(inet02);

        // 获得主机名
        String hostName = inet01.getHostName();
        System.out.println(hostName);
        // 获得IP地址字符串
        String hostAddress = inet01.getHostAddress();
        System.out.println(hostName);
        System.out.println(hostAddress);
       
        // 4.判断是否能通： ping  5s之前测试是否可通
        System.out.println(ip2.isReachable(5000)); // ping   

    }
}

第二章 UDP通信程序

2.1 UDP协议概述

UDP是无连接通信协议，即在数据传输时，数据的发送端和接收端不建立逻辑连接。简单来说，当一台计算机向另外一台计算机发送数据时，发送端不会确认接收端是否存在，就会发出数据，同样接收端在收到数据时，也不会向发送端反馈是否收到数据。

由于使用UDP协议消耗资源小，通信效率高，所以通常都会用于音频、视频和普通数据的传输例如视频会议都使用UDP协议，因为这种情况即使偶尔丢失一两个数据包，也不会对接收结果产生太大影响。

但是在使用UDP协议传送数据时，由于UDP的面向无连接性，不能保证数据的完整性，因此在传输重要数据时不建议使用UDP协议。UDP通信过程如下图所示：

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UDP协议的特点
    * 面向无连接的协议
    * 发送端只管发送，不确认对方是否能收到。
    * 基于数据包进行数据传输。
    * 发送数据的大小限制64K以内
    * 因为面向无连接，速度快，但是不可靠。

UDP协议的使用场景
    * 即时通讯
    * 在线视频
    * 网络语音电话

UDP协议相关的两个类
    * DatagramPacket
        * 数据包对象
        * 作用：用来封装要发送或要接收的数据，比如：集装箱
    * DategramSocket
        * 发送对象
        * 作用：用来发送或接收数据包，比如：码头

DatagramPacket类构造方法
    * DatagramPacket(byte[] buf, int length, InetAddress address, int port)
        * 创建发送端数据包对象
        * buf：要发送的内容，字节数组
        * length：要发送内容的长度，单位是字节
        * address：接收端的IP地址对象
        * port：接收端的端口号
    * DatagramPacket(byte[] buf, int length)
        * 创建接收端的数据包对象
        * buf：用来存储接收到内容
        * length：能够接收内容的长度

DatagramPacket类常用方法
    * int getLength() 获得实际接收到的字节个数

DatagramSocket类构造方法
    * DatagramSocket() 创建发送端的Socket对象，系统会随机分配一个端口号。
    * DatagramSocket(int port) 创建接收端的Socket对象并指定端口号

DatagramSocket类成员方法
    * void send(DatagramPacket dp) 发送数据包
    * void receive(DatagramPacket p) 接收数据包

2.2 UDP通信案例

2.2.1 UDP发送端代码实现

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// UDP发送端代码实现
public class UDPSender {
    public static void main(String[] args)throws Exception{
        // 定义一个字符串：要发送的内容
        String message = "我是大忽悠";
        // 字符串转字节数组
        byte[] buf = message.getBytes();
        // 创建数据包对象
        /*
         * 创建发送端数据包对象
         * buf：要发送的内容，字节数组
         * length：要发送内容的长度，单位是字节
         * address：接收端的IP地址对象
         * port：接收端的端口号
        * */
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length,
                InetAddress.getLocalHost(),6666);
        // 创建发送端的发送对象
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(8888);
        // 发送数据包
        ds.send(dp);
        // 关闭发送对象释放端口号
        ds.close();
    }
}

2.2.2 UDP接收端代码实现

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/**
    UDP协议接收端代码实现
 */
public class UDPReceive {
    public static void main(String[] args)throws Exception{
        // 创建接收对象DatagramSocket
        DatagramSocket ds = new DatagramSocket(6666);
        // 创建字节数组用来存储接收接收到的内容
        byte[] buf = new byte[1024];
        // 创建数据包对象---用来接收客户端发来的数据
        //参数一:用来存储接收到内容
        //参数二：能够接收内容的长度
        DatagramPacket dp = new DatagramPacket(buf,buf.length);
        // 接收数据包
        ds.receive(dp);

        // 获得实际接收到的字节个数
        int len = dp.getLength();
        System.out.println("len = "   len);
        // 将字节数组的内容转换为字符串输出
        System.out.println(new String(buf,0,len));

        // 获得发送端的ip地址
        String sendIp = dp.getAddress().getHostAddress();
        // 获得发送端的端口号
        int port  = dp.getPort();
        System.out.println(sendIp);
        System.out.println(port);

        // 关闭Socket对象
        ds.close();
    }
}

第三章 TCP通信程序

3.1 TCP协议概述

TCP协议是面向连接的通信协议，即在传输数据前先在客户端和服务器端建立逻辑连接，然后再传输数据。它提供了两台计算机之间可靠无差错的数据传输。TCP通信过程如下图所示：

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TCP ==> Transfer Control Protocol ==> 传输控制协议
TCP协议的特点
    * 面向连接的协议
    * 只能由客户端主动发送数据给服务器端，服务器端接收到数据之后，可以给客户端响应数据。
    * 通过三次握手建立连接，连接成功形成数据传输通道。
    * 通过四次挥手断开连接
    * 基于IO流进行数据传输
    * 传输数据大小没有限制
    * 因为面向连接的协议，速度慢，但是是可靠的协议。

TCP协议的使用场景
    * 文件上传和下载
    * 邮件发送和接收
    * 远程登录

TCP协议相关的类
    * Socket
        * 一个该类的对象就代表一个客户端程序。
    * ServerSocket
        * 一个该类的对象就代表一个服务器端程序。

Socket类构造方法
    * Socket(String host, int port)
        * 根据ip地址字符串和端口号创建客户端Socket对象
        * 注意事项：只要执行该方法，就会立即连接指定的服务器程序，如果连接不成功，则会抛出异常。
            如果连接成功，则表示三次握手通过。

Socket类常用方法
    * OutputStream getOutputStream(); 获得字节输出流对象
    * InputStream getInputStream();获得字节输入流对象

3.2 TCP通信案例

3.2.2 客户端向服务器发送数据

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/*
TCP客户端代码实现步骤
        * 创建客户端Socket对象并指定服务器地址和端口号
        * 调用Socket对象的getOutputStream方法获得字节输出流对象
        * 调用字节输出流对象的write方法往服务器端输出数据
        * 调用Socket对象的getInputStream方法获得字节输入流对象
        * 调用字节输入流对象的read方法读取服务器端返回的数据
        * 关闭Socket对象断开连接。
 */
// TCP客户端代码实现
public class TCPClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        // 要发送的内容
        String content = "你好TCP服务器端，约吗";
        // 创建Socket对象
        Socket socket = new Socket("192.168.73.99",9999);
        // System.out.println(socket);
        // 获得字节输出流对象
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        // 输出数据到服务器端
        out.write(content.getBytes());

        // 获得字节输入流对象
        InputStream in = socket.getInputStream();
        // 创建字节数组：用来存储读取到服务器端数据
        byte[] buf = new byte[1024];
        // 读取服务器端返回的数据
        int len = in.read(buf);
        System.out.println("len = "   len);
        System.out.println("服务器端返回的内容 = "   new String(buf,0,len));

        // 关闭socket对象
        socket.close();
    }
}

3.3.3 服务器向客户端回写数据

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/**
    TCP服务器端代码实现

    ServerSocket类构造方法
        * ServerSocket(int port) 根据指定的端口号开启服务器。

    ServerSocket类常用方法
        *  Socket accept() 等待客户端连接并获得与客户端关联的Socket对象

    TCP服务器端代码实现步骤
        * 创建ServerSocket对象并指定端口号(相当于开启了一个服务器)
        * 调用ServerSocket对象的accept方法等待客端户连接并获得对应Socket对象
        * 调用Socket对象的getInputStream方法获得字节输入流对象
        * 调用字节输入流对象的read方法读取客户端发送的数据
        * 调用Socket对象的getOutputStream方法获得字节输出流对象
        * 调用字节输出流对象的write方法往客户端输出数据
        * 关闭Socket和ServerSocket对象
 */
public class TCPServer {
    public static void main(String[] args)throws Exception{
        // 创建服务器ocket对象
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 等待客户端连接并获得与客户端关联的Socket对象
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 获得字节输入流对象
        InputStream in = socket.getInputStream();
        // 创建字节数组：用来存储读取到客户端发送的数据
        byte[] buf = new byte[1024];
        // 读取客户端发送过来的数据
        int len = in.read(buf);
        System.out.println("len = "   len);
        System.out.println("客户端发送的数据 = "   new String(buf,0,len));

        // 获得字节输出流对象
        OutputStream out = socket.getOutputStream();
        // 往客户端输出数据
        out.write("约你妹".getBytes());
       
        
        // 关闭socket
        socket.close();
        // 关闭服务器（在实际开发中，服务器一般不会关闭）
        serverSocket.close();
    }
}

3.3 使用演示

客户端：

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/**
     目标：TCP可靠传输通信入门案例（非常重要）。
     TCP/IP协议 ==> Transfer Control Protocol ==> 传输控制协议
     TCP/IP协议的特点
     * 面向连接的协议
     * 只能由客户端主动发送数据给服务器端，服务器端接收到数据之后，可以给客户端响应数据。
     * 通过三次握手建立连接，连接成功形成数据传输通道。
     * 通过四次挥手断开连接
     * 基于IO流进行数据传输
     * 传输数据大小没有限制
     * 因为面向连接的协议，速度慢，但是是可靠的协议。

     TCP协议的使用场景
         * 文件上传和下载
         * 邮件发送和接收
         * 远程登录

     TCP协议相关的类
         * Socket
             * 一个该类的对象就代表一个客户端程序。
         * ServerSocket
             * 一个该类的对象就代表一个服务器端程序。

     TCP通信也叫Socket网络编程，只要代码基于Socket开发，底层就是基于了可靠传输的
     TCP通信。

     Socket类构造方法
         * Socket(String host, int port)
         * 根据ip地址字符串和端口号创建客户端Socket对象
         * 注意事项：只要执行该方法，就会立即连接指定的服务器程序，如果连接不成功，则会抛出异常。
               如果连接成功，则表示三次握手通过。

     Socket类常用方法
         * OutputStream getOutputStream(); 获得字节输出流对象
         * InputStream getInputStream();获得字节输入流对象

     客户端的开发流程：
         1.客户端要请求于服务端的socket管道连接。
         2.从socket通信管道中得到一个字节输出流
         3.通过字节输出流给服务端写出数据。
     服务端的开发流程：
         1.注册端口。
         2.接收客户端的Socket管道连接。
         3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
         4.从字节输入流中读取客户端发来的数据。

     需求：客户端发送一行数据，服务端接收一行数据！！
     小结：
        1.客户端用Socket连接服务端。
        2.服务端用ServerSocket注册端口，接收客户端的Socket连接。
        3.通信是很严格的，对方怎么发，你就应该怎么收，对方发多少你就只能收多少。
        4.实现的面向连接的socket端到端的通信管道，一方如果出现问题，另一方会出现异常！
 */

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public class ClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.客户端要请求于服务端的socket管道连接。
        // Socket(String host, int port)
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 9999);
        // 2.从socket通信管道中得到一个字节输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 3.把低级的字节输出流包装成高级的打印流。
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        // 4.开始发消息出去
        ps.println("我是客户端，喜欢你很久了，第一次给你发消息，只想说：约吗？");
        ps.flush();
        System.out.println("客户端发送完毕~~~~");
    }
}

服务端:

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/**
    目标：开发服务器。
         1.注册端口。
         2.接收客户端的Socket管道连接。
         3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
         4.从字节输入流中读取客户端发来的数据。
    ServerSocket类：
        构造器：public ServerSocket(int port)
        方法：public Socket accept()：
             -- 等待接收一个客户端的Socket管道连接请求，连接成功返回一个Socket对象
 */

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public class ServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("----服务端启动----");
        // 1.注册端口: public ServerSocket(int port)
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 2.开始等待接收客户端的Socket管道连接。
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
        InputStream is = socket.getInputStream();
        // 4.把字节输入流转换成字符输入流
        Reader isr = new InputStreamReader(is);
        // 5.把字符输入流包装成缓冲字符输入流。
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        // 6.按照行读取消息 。
        String line ;
        if((line = br.readLine())!=null){
            System.out.println(line);
        }
    }
}

3.4 注意事项

导致上面异常抛出的原因有很多，下面给出一种:

注意底层包装的是SocketInputStream,因此如果在通信管道中读取不到消息，会阻塞住，而不是像IO流一样直接返回null

目标:客户端可以反复发送数据，服务端可以反复收数据！！

问题:目前服务端只能接收一个客户端请求。

客户端:

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/**
     目标：客户端可以反复发送数据，服务端可以反复收数据！！

     分析：
        只需要让客户端通过循环进行数据的发送。

     产生的问题：
        目前服务端只能接收一个客户端请求。
 */
public class ClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.客户端要请求于服务端的socket管道连接。
        // Socket(String host, int port)
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 9999);
        // 2.从socket通信管道中得到一个字节输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 3.把低级的字节输出流包装成高级的打印流。
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        // 4.开始发消息出去
        while(true){
            System.out.print("请说：");
            ps.print("客户端[" socket.getInetAddress() ":" socket.getLocalPort() "]说: ");
            ps.println(sc.nextLine());
            ps.flush();
            //等待接收服务器的消息
            BufferedReader reader=new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            System.out.println(reader.readLine());
        }
    }
}

服务端:

代码语言：javascript复制

/**
    目标：开发服务器。
         1.注册端口。
         2.接收客户端的Socket管道连接。
         3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
         4.从字节输入流中读取客户端发来的数据。
    ServerSocket类：
        构造器：public ServerSocket(int port)
        方法：public Socket accept()：
             -- 等待接收一个客户端的Socket管道连接请求，连接成功返回一个Socket对象
 */
public class ServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("----服务端启动----");
        // 1.注册端口: public ServerSocket(int port)
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 2.开始等待接收客户端的Socket管道连接。
        Socket socket = serverSocket.accept();
        // 3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
        InputStream is = socket.getInputStream();
        // 4.把字节输入流转换成字符输入流
        Reader isr = new InputStreamReader(is);
        // 5.把字符输入流包装成缓冲字符输入流。
        BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
        // 6.按照行读取消息 。
        String line ;
        PrintStream printStream=new PrintStream(socket.getOutputStream());
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while((line = br.readLine())!=null){
            System.out.println(line);
            System.out.print("请说: ");
            printStream.print("服务器[" serverSocket.getLocalPort() "]: ");
            printStream.print(scanner.nextLine() System.lineSeparator());
        }
    }
}

注意:

优化:服务端可以同时接收多个客户端

客户端代码:

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/**
     目标：实现一个服务端可以同时接收多个客户端的消息。

     总结：
        需要在服务端引入多线程。
        每接收一个客户端的Socket通道，就为它分配一个独立的线程来处理它的消息。
        如此便可实现：一个服务端可以同时接收多个客户端的消息。
 */
public class ClientDemo01 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.客户端要请求于服务端的socket管道连接。
        // Socket(String host, int port)
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 9999);
        // 2.从socket通信管道中得到一个字节输出流
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 3.把低级的字节输出流包装成高级的打印流。
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        // 4.开始发消息出去
        while(true){
            Scanner sc = new Scanner(System.in);
            System.out.print("请说：");
            ps.println(sc.nextLine());
            ps.flush();
        }
    }
}

服务端代码:

代码语言：javascript复制

/**
    目标：开发服务器。
         1.注册端口。
         2.接收客户端的Socket管道连接。
         3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
         4.从字节输入流中读取客户端发来的数据。
 */
public class ServerDemo02 {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("----服务端启动----");
        // 1.注册端口: public ServerSocket(int port)
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9999);
        // 2.定义一个循环不断的接收客户端的连接请求
        while(true){
            // 3.开始等待接收客户端的Socket管道连接。
            Socket socket = serverSocket.accept();
            // 4.每接收到一个客户端必须为这个客户端管道分配一个独立的线程来处理与之通信。
            new ServerReaderThread(socket).start();
        }
    }
}

class ServerReaderThread extends Thread{
    private Socket socket ;
    public ServerReaderThread(Socket socket){
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try{
            // 3.从socket通信管道中得到一个字节输入流。
            InputStream is = socket.getInputStream();
            // 4.把字节输入流转换成字符输入流
            Reader isr = new InputStreamReader(is);
            // 5.把字符输入流包装成缓冲字符输入流。
            BufferedReader br = new BufferedReader(isr);
            // 6.按照行读取消息 。
            String line ;
            while((line = br.readLine())!=null){
                System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress() "说：" line);
            }
        }catch (Exception e){
            //有连接断开
            System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress() "下线了~~~~~~");
        }
    }
}

优化:通过线程池优化

客户端:

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/**
 	拓展：（了解）

 	引入：
 		我们之前引入的线程解决一个服务端可以接收多个客户端消息
 		客户端与服务端的线程模型是： N-N的关系。 一个客户端要一个线程。
 		这种模型是不行的，并发越高，系统瘫痪的越快！！

	解决：
 		我们可以在服务端引入线程池，使用线程池来处理与客户端的消息通信！！
 		线程池不会引起出现过多的线程而导致系统死机！！

 	这种方案的优劣势：
 		优势：不会引起系统的死机，可以控制并发线程的数量。
 		劣势：同时可以并发的线程将受到限制。

 */
public class Client {
	public static void main(String[] args) {
		PrintStream ps = null;
		Scanner sc=null;
		try {
			// 1.客户端要请求于服务端的socket管道连接。
			// Socket(String host, int port)
			Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 9999);
			// 2.从socket通信管道中得到一个字节输出流
			OutputStream os = socket.getOutputStream();
			// 3.把低级的字节输出流包装成高级的打印流。
			ps = new PrintStream(os);
			sc = new Scanner(System.in);
			while(true){
				System.out.print("请说：");
				String msg = sc.nextLine();
				if(msg.equals("quit"))
				{
					//客户端主动关闭连接
					socket.close();
					break;
				}
				ps.println(msg);
				ps.flush();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}finally {
			sc.close();
			ps.close();
		}

	}
}

服务端：

代码语言：javascript复制

// 放弃了 一个 客户端 一个线程的模型了
// 提供了线程池：
public class Server {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			System.out.println("----------服务端启动成功------------");
			ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);

			// 一个服务端只需要对应一个线程池
			HandlerSocketThreadPool handlerSocketThreadPool =
					//线程池大小，等待队列大小
					new HandlerSocketThreadPool(3, 100);

			// 客户端可能有很多个
			while(true){
				Socket socket = ss.accept() ;
				System.out.println("有人上线了！！");
				// 每次收到一个客户端的socket请求，都需要为这个客户端分配一个
				// 独立的线程 专门负责对这个客户端的通信！！
				handlerSocketThreadPool.execute(new ReaderClientRunnable(socket));
			}

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

代码语言：javascript复制

// 线程池处理类
public class HandlerSocketThreadPool {
	
	// 线程池 
	private ExecutorService executor;
	// 线程池：3个线程  100个
	public HandlerSocketThreadPool(int maxPoolSize, int queueSize){
		executor = new ThreadPoolExecutor(
				//核心线程数量
				maxPoolSize,
				//最大线程数量
				maxPoolSize,
				//这里核心线程数等于最大线程数，因此没有救急线程
				//救急线程存活时间
				0L,
				//救急线程的单位
				TimeUnit.SECONDS,
				//阻塞队列
				new ArrayBlockingQueue<Runnable>(queueSize) );
	}
	
	public void execute(Runnable task){
		this.executor.execute(task);
	}
}

代码语言：javascript复制

class ReaderClientRunnable implements Runnable {
	private Socket socket ;

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

	@Override
	public void run() {
		try {
			// 读取一行数据
			InputStream is = socket.getInputStream() ;
			// 转成一个缓冲字符流
			Reader fr = new InputStreamReader(is);
			BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
			// 一行一行的读取数据
			String line = null ;
			while((line = br.readLine())!=null){ // 阻塞式的！！
				System.out.println("服务端收到了数据：" line);
			}
			//正常关闭通道连接---调用close()方法
					System.out.println("有人下线了");
		} catch (Exception e) {
		//非正常关闭，会抛出异常
			System.out.println("有人下线了");
		}
	}
}

3.5 即时通信

上面实现的都是客户端与服务端的通信，但是如果要实现客户端和客户端的通信，应该怎么做？

这个其实就是端到端的通信,即实现端口转发的技术

客户端代码:

代码语言：javascript复制

package dhy.com.tcp;


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

/**
 * @Author xlei(徐磊)
 * 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("登陆");
		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 static 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 "登陆":
				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 = "请输入合法的服务端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：弹出放到哪个窗口里面
					JOptionPane.showMessageDialog(loginView, msg);
				}else{
					try {
						// 参数都合法了
						// 当前登录的用户,去服务端登陆
						/** 先把当前用户的名称展示到界面 */
						win.setTitle(name);
						// 去服务端登陆连接一个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();

						// 关系当前窗口 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);
							/** 判断是否选中了私法 */
							if(isPrivateBn.isSelected()){
								/** 私法 */
								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){
							// 告诉服务端我对谁私发
							dos.writeUTF(selectName.trim());
						}
						dos.flush();

					} catch (Exception e1) {
						e1.printStackTrace();
					}

				}
				smsSend.setText(null);
				break;

		}

	}
}

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();
					// 展示到在线人数的界面
					String[] names = nameDatas.split(Constants.SPILIT);

					clientChat.onLineUsers.setListData(names);
				}else if(flag == 2){
					// 群发消息
					String msg = dis.readUTF() ;
					clientChat.smsContent.append(msg);
					//滾動到底端
					clientChat.smsContent.setCaretPosition(clientChat.smsContent.getText().length());
				}
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}

	}
}

服务端:

代码语言：javascript复制

package dhy.com.tcp;

import java.io.DataInputStream;
import java.io.DataOutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Collection;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.Set;

/**
 * @Author
 * @Email dlei0009@163.com
 */
public class ServerChat {

	/** 定义一个集合存放所有在线的socket  */
	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();
		}
	}
}

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());
			/** 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){
					/** 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--");
			// 从在线人数中将当前socket移出去  
			ServerChat.onLineSockets.remove(socket);
			try {
				// 从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 */
			/** onlineNames = [徐磊,zhangsan,李刚]*/
			StringBuilder rs = new StringBuilder();
			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);
				}
				// 徐磊003197♣♣㏘♣④④♣zhangsan003197♣♣㏘♣④④♣李刚003197♣♣㏘♣④④♣
				// 去掉最后的一个分隔符 
				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 或者 @消息
			String newMsg = dis.readUTF() ; // 消息
			// 得到发件人 
			String sendName = ServerChat.onLineSockets.get(socket);

			// 李刚 时间
			//    内容--
			StringBuilder msgFinal = new StringBuilder();
			// 时间  
			SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss EEE");
			if(flag == 2){
				msgFinal.append(sendName).append("  ").append(sdf.format(System.currentTimeMillis())).append("rn");
				msgFinal.append("    ").append(newMsg).append("rn");
				sendMsgToAll(flag,msgFinal.toString());
			}else if(flag == 3){
				msgFinal.append(sendName).append("  ").append(sdf.format(System.currentTimeMillis())).append("对您私发rn");
				msgFinal.append("    ").append(newMsg).append("rn");
				// 私发 
				// 得到给谁私发 
				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){
			// 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();
		}
	}
}

用户实体类

代码语言：javascript复制

public class User {
	private Integer id ;
	private String name ;
	
	public User(Integer id, String name) {
		this.id = id;
		this.name = name;
	}
	
	public Integer getId() {
		return id;
	}
	public void setId(Integer id) {
		this.id = id;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	@Override
	public String toString() {
		return "User [id="   id   ", name="   name   "]";
	}
	
	
}

常量类

代码语言：javascript复制

public class Constants {
	/** 常量 */
	public static final int PORT = 7778 ;
	
	/** 协议分隔符 */
	public static final String SPILIT = "003197♣♣㏘♣④④♣";
}

第四章综合案例

4.1 文件上传案例

文件上传分析图解

【客户端】输入流，从硬盘读取文件数据到程序中。
【客户端】输出流，写出文件数据到服务端。
【服务端】输入流，读取文件数据到服务端程序。
【服务端】输出流，写出文件数据到服务器硬盘中。
【服务端】获取输出流，回写数据。
【客户端】获取输入流，解析回写数据。

案例实现

服务器端实现：

代码语言：javascript复制

/**
      功能点：
      1.接收多个客户端传输来的图片数据存储到服务器路径：
      2.响应一个成功的消息给当前客户端。
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("----服务端启动----");
        // 1.注册端口: public ServerSocket(int port)
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(Constants.SERVER_PORT);
        // 2.定义一个循环不断的接收客户端的连接请求
        while(true){
            // 3.开始等待接收客户端的Socket管道连接。
            Socket socket = serverSocket.accept();
            // 4.每接收到一个客户端必须为这个客户端管道分配一个独立的线程来处理与之通信。
            new ServerReaderThread(socket).start();
        }
    }
}

class ServerReaderThread extends Thread{
    private Socket socket ;
    public ServerReaderThread(Socket socket){
        this.socket = socket;
    }

    @Override
    public void run() {
        try{
            // 1.从socket通信管道中得到一个字节输入流读取客户端发来的图片数据！
            InputStream is = socket.getInputStream();
            // 2.包装成高级的缓冲字节输入流
            BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(is);
            // 3.定义一个缓冲字节输出流通向目标路径（服务端路径）
            BufferedOutputStream bos =
                    new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(Constants.SERVER_DIR  UUID.randomUUID().toString() ".jpg"));
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len ;
            while((len = bis.read(buffer)) != -1) {
                bos.write(buffer, 0 ,len);
            }
            bos.close();
            System.out.println("服务端接收完毕了！");

            // 4.响应数据给客户端
            PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
            ps.println("您好，已成功接收您上传的图片！");
            ps.flush();

            Thread.sleep(100000); // 等消失发送完毕被客户端接收后死亡！
        }catch (Exception e){
            System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress() "下线了~~~~~~");
        }
    }
}

客户端实现：

代码语言：javascript复制

/**
     目标：实现客户端上传图片给服务端保存起来。

     开发客户端：本地图片:  ‪D:itcast图片资源beautiful.jpg
     开发服务端：服务器路径： D:itcast约吧图片服务器
 */
public class ClientDemo {
    // 本地图片路径、
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1.请求于服务端的Socket管道连接。
        Socket socket = new Socket(Constants.SERVER_IP , Constants.SERVER_PORT);
        // 2.从socket管道中得到一个字节输出流包装成缓冲字节输出流
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(socket.getOutputStream());
        // 3.提取本机的图片上传给服务端
        // 4.得到一个缓冲字节输入流与本地图片接通
        BufferedInputStream bis =
                new BufferedInputStream(new FileInputStream(Constants.SRC_IMAGE));
        // 5.定义一个字节数组
        byte[] buffer = new byte[1024];
        int len ;
        while((len = bis.read(buffer)) != -1) {
            bos.write(buffer, 0 ,len);
        }
        bos.flush(); // 刷新图片数据到服务端内存上！！
        socket.shutdownOutput(); // 告诉服务端我的数据已经发送完毕，请不要在等我了！
        bis.close(); // 可以关闭

        // 6.等待着服务端的响应数据！！
        BufferedReader  br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        System.out.println("收到服务端响应：" br.readLine());
    }
}

常量类:

代码语言：javascript复制

/**
 * 客户端常量包
 */
public class Constants {
    public static final String SRC_IMAGE = "D:\DHY\图片资源\beautiful.jpg";
    public static final String SERVER_DIR = "D:\DHY\约吧图片服务器\";
    public static final String SERVER_IP = "127.0.0.1";
    public static final int SERVER_PORT = 8888;

}

注意事项分析

shutdownInput()和shutdownOutput()方法

问题:

这里我们大概就知道了，shutdownOutput()方法就是客户端告诉服务端数据发送完毕的方法

下面分析一下，是怎么通知服务端的:

先看一张建立连接后，客户端和服务端的通信图：

当客户端要想服务端传输数据的时候:

代码语言：javascript复制

//客户端底层会开辟一个通向服务器的管道输出流
socket.getOutputStream()
//服务端底层开辟一个接受客户端的管道输入流
socket.getInputStream()

当服务端也想向客户端写数据时:

怎么知道当前流中数据已经传输完毕了?

如果读取完毕了，那么会读取到-1，表示数据传输结束

IO流是在数据读取完毕后，直接返回-1，结束读取
Socket通道不是这样，只要客户端开辟一个输出流通道后，服务端就会一直处于读取状态，只有客户端断开连接，或者主动向输出流中标记-1，被服务端收到，才回结束流的读取

如果客户端调用shutdownOutput()方法

结论:

在客户端或者服务端通过socket.shutdownOutput()都是单向关闭的，即关闭客户端的输出流并不会关闭服务端的输出流，所以是一种单方向的关闭流；
通过socket.shutdownOutput()关闭输出流，但socket仍然是连接状态，连接并未关闭
如果直接关闭输入或者输出流，即：in.close()或者out.close()，会直接关闭socket

java的socket是一个全双工套接字，任何的输入流或输出流的close()都会造成Socket关闭。

使用java服务器向客户端发送图片，需要使用socket.shutdownOutput()方法关闭套接字的输出流，使服务器知道输出流关闭，可以得到流末尾标志（-1）。

同样，可以使用socket.shutdownInput()方法单独关闭套接字的输入流。以此实现图片传输结束通知接收端传输完毕。

但是，一旦使用对socket使用shutdownoutput()函数，此socket就无法再传输数据，没有办法使其恢复，除非关闭重新打开端口，但此方式复杂，也不利于维护。

socket的流read读取阻塞原因

read()方法的API说如果因为已经到达流末尾而没有可用的字节，则返回值 -1 。在输入数据可用、检测到流末尾或者抛出异常前，此方法一直阻塞。而Socket在未关闭之前是不会关闭流的。所以read()方法就不知道什么时候到了流的末尾，就会一直阻塞.

4.2 模拟BS服务器

模拟网站服务器，使用浏览器访问自己编写的服务端程序，查看网页效果。

案例分析

准备页面数据，web文件夹。
我们模拟服务器端，ServerSocket类监听端口，使用浏览器访问，查看网页效果

案例实现

浏览器工作原理是遇到图片会开启一个线程进行单独的访问,因此在服务器端加入线程技术。

代码语言：javascript复制

public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(8888);
        while(true){
            Socket socket = server.accept();
            new Thread(new Web(socket)).start();
        }
    }
}

代码语言：javascript复制

class Web implements Runnable{
    private Socket socket;

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

    public void run() {
        try{
            //转换流,读取浏览器请求第一行
            BufferedReader readWb = new
                    BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String requst = readWb.readLine();
            //取出请求资源的路径
            String[] strArr = requst.split(" ");
            System.out.println(Arrays.toString(strArr));
            String path = strArr[1].substring(1);
            System.out.println(path);

            FileInputStream fis = new FileInputStream(path);
            System.out.println(fis);
            byte[] bytes= new byte[1024];
            int len = 0 ;

            //向浏览器 回写数据
            OutputStream out = socket.getOutputStream();
            out.write("HTTP/1.1 200 OKrn".getBytes());
            out.write("Content-Type:text/htmlrn".getBytes());
            out.write("rn".getBytes());
            while((len = fis.read(bytes))!=-1){
                out.write(bytes,0,len);
            }
            fis.close();
            out.close();
            readWb.close();
            socket.close();
        }catch(Exception ex){

        }
    }
}

访问效果：

图解：

代码版本二:

代码语言：javascript复制

/**
    目标：BS-浏览器-服务器基本了解。

    引入：
        之前客户端和服务端都需要自己开发。也就是CS架构。
        接下来模拟一下BS架构。

    客户端：浏览器。（无需开发）
    服务端：自己开发。
    需求：在浏览器中请求本程序，响应一个网页文字给浏览器显示。
 */
public class BSserverDemo {
    public static void main(String[] args) {
        try {
            // 1.注册端口
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8080);
            // 2.创建一个循环接收多个客户端的请求。
            while(true){
                Socket socket = ss.accept();
                // 3.交给一个独立的线程来处理！
                new ServerReaderThread(socket).start();
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

class ServerReaderThread extends Thread{
    private Socket socket;
    public ServerReaderThread(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            String line=reader.readLine();
            // 响应消息数据给浏览器显示。
            // 浏览器是基于HTTP协议通信！响应格式必须满足HTTP协议数据格式的要求，浏览器
            // 才能够识别，否则响应消息浏览器根本不认识。
            PrintStream ps = new PrintStream(socket.getOutputStream());
            ps.println("HTTP/1.1 200 OK"); // 响应数据的响应头数据！
            ps.println("Content-Type:text/html;charset=UTF-8");//响应数据的类型。网页或者文本内容！
            ps.println(); // 必须换一行
            // 以下开始响应真实的数据！！
            ps.println("<span style='color:green;font-size:100px;'>请求头第一行内容: " line "<span>");

            Thread.sleep(4000);
            ps.close();

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }
}

基本通信的概念介绍

代码语言：javascript复制

/**
    拓展：基本通信模型的概念介绍。

     1.BIO通信模式：同步阻塞式通信。（Socket网络编程也就是上面的通信架构）
            -- 同步：当前线程要自己进行数据的读写操作。（自己去银行取钱）
            -- 异步: 当前线程可以去做其他事情，（委托一小弟拿银行卡到银行取钱，然后给你）
            -- 阻塞： 在数据没有的情况下，还是要继续等待着读。（排队等待）
            -- 非阻塞：在数据没有的情况下，会去做其他事情，一旦有了数据再来获取。（柜台取款，取个号，然后坐在椅子上做其它事，等号广播会通知你办理）
                BIO表示同步阻塞式IO，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，当然可以通过线程池机制改善。
                同步阻塞式性能极差：大量线程，大量阻塞。

    2.伪异步通信：引入了线程池。
            不需要一个客户端一个线程，可以实现1个线程复用来处理很多个客户端！
            这种架构，可以避免系统的死机，因为不会出现很多线程，线程可控。
            但是高并发下性能还是很差：a.线程数量少，数据依然是阻塞的。数据没有来线程还是要等待！

    3.NIO表示同步非阻塞IO，服务器实现模式为请求对应一个线程，
        即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，
        多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

         1个主线程专门负责接收客户端：
         1个线程[c1 ,s2 ,c3,c4, ,s2 ,c3,c4,,c3,c4, ,s2 ,c3,c4]轮询所有的客户端，发来了数据才会开启线程处理
         这种架构性能还可以！！
         同步：线程还是要不断的接收客户端连接，以及处理数据。
         非阻塞：如果一个管道没有数据，不需要等待，可以轮询下一个管道是否有数据！

    4.AIO表示异步非阻塞IO，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，
        客户端的I/O请求都是由操作系统先完成IO操作后再通知服务器应用来启动线程进行处理。
        异步：服务端线程接收到了客户端管道以后就交给底层处理它的io通信。
             自己可以做其他事情。
        非阻塞：底层也是客户端有数据才会处理，有了数据以后处理好通知服务器应用来启动线程进行处理。

   小结：
       各种模型应用场景：
       BIO适用于连接数目比较小且固定的架构，该方式对服务器资源要求比较高，JDK 1.4以前的唯一选择。
       NIO适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，如聊天服务器，编程复杂，
            JDK 1.4开始支持。
       AIO适用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，如相册服务器，
            充分调用操作系统参与并发操作，编程复杂，JDK 1.7开始支持。
 */
public class NioDemo {
}

第五章 NIO

5.1 NIO概述

5.1.1 NIO引入

在我们学习Java的NIO流之前，我们都要了解几个关键词

同步与异步（synchronous/asynchronous）：同步是一种可靠的有序运行机制，当我们进行同步操作时，后续的任务是等待当前调用返回，才会进行下一步；而异步则相反，其他任务不需要等待当前调用返回，通常依靠事件、回调等机制来实现任务间次序关系
阻塞与非阻塞：在进行阻塞操作时，当前线程会处于阻塞状态，无法从事其他任务，只有当条件就绪才能继续，比如ServerSocket新连接建立完毕，或者数据读取、写入操作完成；而非阻塞则是不管IO操作是否结束，直接返回，相应操作在后台继续处理

在Java1.4之前的I/O系统中，提供的都是面向流的I/O系统，系统一次一个字节地处理数据，一个输入流产生一个字节的数据，一个输出流消费一个字节的数据，面向流的I/O速度非常慢，而在Java 1.4中推出了NIO，这是一个面向块的I/O系统，系统以块的方式处理处理，每一个操作在一步中产生或者消费一个数据库，按块处理要比按字节处理数据快的多。

在 Java 7 中，NIO 有了进一步的改进，也就是 NIO 2，引入了异步非阻塞 IO 方式，也有很多人叫它 AIO（Asynchronous IO）。异步 IO 操作基于事件和回调机制，可以简单理解为，应用操作直接返回，而不会阻塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应线程进行后续工作。

线程一接收所用户的连接，放到容器中保存起来
线程二不间断轮询这个容器中的连接，询问哪一个连接有读写的数据需要，如果有，就再开辟新的线程来进行读写操作

5.2 NIO(同步、非阻塞)

NIO之所以是同步，是因为它的accept/read/write方法的内核I/O操作都会阻塞当前线程

首先，我们要先了解一下NIO的三个主要组成部分：Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）

5.2.1 Channel（通道）

Channel（通道）：Channel是一个对象，可以通过它读取和写入数据。可以把它看做是IO中的流，不同的是：

Channel是双向的，既可以读又可以写，而流是单向的
Channel可以进行异步的读写
对Channel的读写必须通过buffer对象

正如上面提到的，所有数据都通过Buffer对象处理，所以，您永远不会将字节直接写入到Channel中，相反，您是将数据写入到Buffer中；同样，您也不会从Channel中读取字节，而是将数据从Channel读入Buffer，再从Buffer获取这个字节。

因为Channel是双向的，所以Channel可以比流更好地反映出底层操作系统的真实情况。特别是在Unix模型中，底层操作系统通常都是双向的。

在Java NIO中的Channel主要有如下几种类型：

FileChannel：从文件读取数据的
DatagramChannel：读写UDP网络协议数据
SocketChannel：读写TCP网络协议数据
ServerSocketChannel：可以监听TCP连接

5.2.2 Buffer

Buffer是一个对象，它包含一些要写入或者读到Stream对象的。应用程序不能直接对 Channel 进行读写操作，而必须通过 Buffer 来进行，即 Channel 是通过 Buffer 来读写数据的。

在NIO中，所有的数据都是用Buffer处理的，它是NIO读写数据的中转池。Buffer实质上是一个数组，通常是一个字节数据，但也可以是其他类型的数组。但一个缓冲区不仅仅是一个数组，重要的是它提供了对数据的结构化访问，而且还可以跟踪系统的读写进程。

使用 Buffer 读写数据一般遵循以下四个步骤：

1.写入数据到 Buffer；

2.调用 flip() 方法；

3.从 Buffer 中读取数据；

4.调用 clear() 方法或者 compact() 方法。

当向 Buffer 写入数据时，Buffer 会记录下写了多少数据。一旦要读取数据，需要通过 flip() 方法将 Buffer 从写模式切换到读模式。在读模式下，可以读取之前写入到 Buffer 的所有数据。

一旦读完了所有的数据，就需要清空缓冲区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区：调用 clear() 或 compact() 方法。clear() 方法会清空整个缓冲区。compact() 方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

Buffer主要有如下几种：

ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer

我们将通过CopyFile这个实力让大家体会NIO的操作过程。CopyFile执行三个基本的操作：创建一个Buffer，然后从源文件读取数据到缓冲区，然后再将缓冲区写入目标文件。

代码语言：javascript复制

public static void copyFileUseNIO(String src,String dst) throws IOException{
//声明源文件和目标文件
        FileInputStream fi=new FileInputStream(new File(src));
        FileOutputStream fo=new FileOutputStream(new File(dst));
        //获得传输通道channel
        FileChannel inChannel=fi.getChannel();
        FileChannel outChannel=fo.getChannel();
        //获得容器buffer
        ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
        while(true){
            //判断是否读完文件
            int eof =inChannel.read(buffer);
            if(eof==-1){
                break;  
            }
            //重设一下buffer的position=0，limit=position
            buffer.flip();
            //开始写
            outChannel.write(buffer);
            //写完要重置buffer，重设position=0,limit=capacity
            buffer.clear();
        }
        inChannel.close();
        outChannel.close();
        fi.close();
        fo.close();
}

5.2.3 Selector

首先需要了解一件事情就是线程上下文切换开销会在高并发时变得很明显，这是同步阻塞方式的低扩展性劣势。

Selector是一个对象，它可以注册到很多个Channel上，监听各个Channel上发生的事件，并且能够根据事件情况决定Channel读写。这样，通过一个线程管理多个Channel，就可以处理大量网络连接了。

有了Selector，我们就可以利用一个线程来处理所有的channels。线程之间的切换对操作系统来说代价是很高的，并且每个线程也会占用一定的系统资源。所以，对系统来说使用的线程越少越好。

1.如何创建一个Selector

Selector 就是您注册对各种 I/O 事件兴趣的地方，而且当那些事件发生时，就是这个对象告诉您所发生的事件。

代码语言：javascript复制

Selector selector = Selector.open();

2.注册Channel到Selector

为了能让Channel和Selector配合使用，我们需要把Channel注册到Selector上。通过调用 channel.register（）方法来实现注册：

代码语言：javascript复制

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key =channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);

注意，注册的Channel 必须设置成异步模式才可以,否则异步IO就无法工作，这就意味着我们不能把一个FileChannel注册到Selector，因为FileChannel没有异步模式，但是网络编程中的SocketChannel是可以的。

3.关于SelectionKey

请注意对register()的调用的返回值是一个SelectionKey。 SelectionKey 代表这个通道在此 Selector 上注册。当某个 Selector 通知您某个传入事件时，它是通过提供对应于该事件的 SelectionKey 来进行的。SelectionKey 还可以用于取消通道的注册。

SelectionKey中包含如下属性：

The interest set
The ready set
The Channel
The Selector
An attached object (optional)

(1) Interest set

就像我们在前面讲到的把Channel注册到Selector来监听感兴趣的事件，interest set就是你要选择的感兴趣的事件的集合。你可以通过SelectionKey对象来读写interest set:

代码语言：javascript复制

int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept  = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

通过上面例子可以看到，我们可以通过用AND 和SelectionKey 中的常量做运算，从SelectionKey中找到我们感兴趣的事件。

(2) Ready Set

ready set 是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选Selection之后，你应该会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：

代码语言：javascript复制

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以用像检测interest集合那样的方法，来检测Channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

代码语言：javascript复制

selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

(3) Channel 和 Selector

我们可以通过SelectionKey获得Selector和注册的Channel：

代码语言：javascript复制

Channel  channel  = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();

(4) Attach一个对象

可以将一个对象或者更多信息attach 到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。例如，可以附加与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：

代码语言：javascript复制

selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：

代码语言：javascript复制

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

4.关于SelectedKeys()

生产系统中一般会额外进行就绪状态检查

一旦调用了select()方法，它就会返回一个数值，表示一个或多个通道已经就绪，然后你就可以通过调用selector.selectedKeys()方法返回的SelectionKey集合来获得就绪的Channel。请看演示方法：

代码语言：javascript复制

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

当你通过Selector注册一个Channel时，channel.register()方法会返回一个SelectionKey对象，这个对象就代表了你注册的Channel。这些对象可以通过selectedKeys()方法获得。你可以通过迭代这些selected key来获得就绪的Channel，下面是演示代码：

代码语言：javascript复制

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) { 
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove();
}

这个循环遍历selected key的集合中的每个key，并对每个key做测试来判断哪个Channel已经就绪。

请注意循环中最后的keyIterator.remove()方法。Selector对象并不会从自己的selected key集合中自动移除SelectionKey实例。我们需要在处理完一个Channel的时候自己去移除。当下一次Channel就绪的时候，Selector会再次把它添加到selected key集合中。

SelectionKey.channel()方法返回的Channel需要转换成你具体要处理的类型，比如是ServerSocketChannel或者SocketChannel等等。

IO 都是同步阻塞模式，所以需要多线程以实现多任务处理。而 NIO 则是利用了单线程轮询事件的机制，通过高效地定位就绪的 Channel，来决定做什么，仅仅 select 阶段是阻塞的，可以有效避免大量客户端连接时，频繁线程切换带来的问题，应用的扩展能力有了非常大的提高

5.3 NIO2（==AIO）(异步、非阻塞)

AIO是异步IO的缩写，虽然NIO在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是NIO的IO行为还是同步的。对于NIO来说，我们的业务线程是在IO操作准备好时，得到通知，接着就由这个线程自行进行IO操作，IO操作本身是同步的。

但是对AIO来说，则更加进了一步，它不是在IO准备好时再通知线程，而是在IO操作已经完成后，再给线程发出通知。因此AIO是不会阻塞的，此时我们的业务逻辑将变成一个回调函数，等待IO操作完成后，由系统自动触发。

与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。在JDK1.7中，这部分内容被称作NIO.2，主要在Java.nio.channels包下增加了下面四个异步通道：

AsynchronousSocketChannel
AsynchronousServerSocketChannel
AsynchronousFileChannel
AsynchronousDatagramChannel

在AIO socket编程中，服务端通道是AsynchronousServerSocketChannel，这个类提供了一个open()静态工厂，一个bind()方法用于绑定服务端IP地址（还有端口号），另外还提供了accept()用于接收用户连接请求。在客户端使用的通道是AsynchronousSocketChannel,这个通道处理提供open静态工厂方法外，还提供了read和write方法。

在AIO编程中，发出一个事件（accept read write等）之后要指定事件处理类（回调函数），AIO中的事件处理类是CompletionHandler<V,A>，这个接口定义了如下两个方法，分别在异步操作成功和失败时被回调。

void completed(V result, A attachment);

void failed(Throwable exc, A attachment);

Netty框架：基于NIO 2.0封装好的通信框架，性能优异，稳定好，代码简单，大型技术大量公司经过实战使用以后，发现各方面都很好！！

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JAVA网络编程知识学习

JAVA网络编程知识学习

学习目标

第一章 网络编程入门

1.1软件结构

1.2 网络通信协议

1.3 协议分类

1.4 网络编程三要素

协议

IP地址

IP地址分类

常用命令

端口号

InetAddress类

第二章 UDP通信程序

2.1 UDP协议概述

2.2 UDP通信案例

2.2.1 UDP发送端代码实现

2.2.2 UDP接收端代码实现

第三章 TCP通信程序

3.1 TCP协议概述

3.2 TCP通信案例

3.2.2 客户端向服务器发送数据

3.3.3 服务器向客户端回写数据

3.3 使用演示

3.4 注意事项

3.5 即时通信

第四章 综合案例

4.1 文件上传案例

文件上传分析图解

案例实现

注意事项分析

shutdownInput()和shutdownOutput()方法

socket的流read读取阻塞原因

4.2 模拟BS服务器

案例分析

案例实现

基本通信的概念介绍

第五章 NIO

5.1 NIO概述

5.1.1 NIO引入

5.2 NIO(同步、非阻塞)

5.2.1 Channel（通道）

5.2.2 Buffer

5.2.3 Selector

1.如何创建一个Selector

2.注册Channel到Selector

3.关于SelectionKey

(1) Interest set

(2) Ready Set

(3) Channel 和 Selector

(4) Attach一个对象

4.关于SelectedKeys()

5.3 NIO2（==AIO）(异步、非阻塞)

第一章网络编程入门

第四章综合案例