Java NIO 服務器與客戶端實現示例

以下代碼只兼容Java 7及以上版本，對於一些關鍵地方請看注釋說明。

公共類：

package com.stevex.app.nio;
 
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.charset.CharacterCodingException;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;
 
public class CharsetHelper {
    private static final String UTF_8 = "UTF-8";
    private static CharsetEncoder encoder = Charset.forName(UTF_8).newEncoder();
    private static CharsetDecoder decoder = Charset.forName(UTF_8).newDecoder();
   
    public static ByteBuffer encode(CharBuffer in) throws CharacterCodingException{
        return encoder.encode(in);
    }
 
    public static CharBuffer decode(ByteBuffer in) throws CharacterCodingException{
        return decoder.decode(in);
    }
}

服務器代碼：

package com.stevex.app.nio;
 
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.ClosedChannelException;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
 
public class XiaoNa {
    private ByteBuffer readBuffer;
    private Selector selector;
   
    public static void main(String[] args){
        XiaoNa xiaona = new XiaoNa();
        xiaona.init();
        xiaona.listen();
    }
   
    private void init(){
        readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        ServerSocketChannel servSocketChannel;
       
        try {
            servSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
            servSocketChannel.configureBlocking(false);
            //綁定端口
            servSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8383));
           
            selector = Selector.open();
            servSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }     
    }
 
    private void listen() {
        while(true){
            try{
                selector.select();             
                Iterator ite = selector.selectedKeys().iterator();
               
                while(ite.hasNext()){
                    SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();                 
                    ite.remove();//確保不重復處理
                   
                    handleKey(key);
                }
            }
            catch(Throwable t){
                t.printStackTrace();
            }                         
        }             
    }
 
    private void handleKey(SelectionKey key)
            throws IOException, ClosedChannelException {
        SocketChannel channel = null;
       
        try{
            if(key.isAcceptable()){
                ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                channel = serverChannel.accept();//接受連接請求
                channel.configureBlocking(false);
                channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            }
            else if(key.isReadable()){
                channel = (SocketChannel) key.channel();
                readBuffer.clear();
                /*當客戶端channel關閉後，會不斷收到read事件，但沒有消息，即read方法返回-1
                * 所以這時服務器端也需要關閉channel，避免無限無效的處理*/             
                int count = channel.read(readBuffer);
               
                if(count > 0){
                    //一定需要調用flip函數，否則讀取錯誤數據
                    readBuffer.flip();
                    /*使用CharBuffer配合取出正確的數據
                    String question = new String(readBuffer.array()); 
                    可能會出錯，因為前面readBuffer.clear();並未真正清理數據
                    只是重置緩沖區的position, limit, mark，
                    而readBuffer.array()會返回整個緩沖區的內容。
                    decode方法只取readBuffer的position到limit數據。
                    例如，上一次讀取到緩沖區的是"where", clear後position為0，limit為 1024，
                    再次讀取“bye"到緩沖區後，position為3，limit不變，
                    flip後position為0，limit為3，前三個字符被覆蓋了，但"re"還存在緩沖區中，
                    所以 new String(readBuffer.array()) 返回 "byere",
                    而decode(readBuffer)返回"bye"。           
                    */
                    CharBuffer charBuffer = CharsetHelper.decode(readBuffer);
                    String question = charBuffer.toString();
                    String answer = getAnswer(question);
                    channel.write(CharsetHelper.encode(CharBuffer.wrap(answer)));
                }
                else{
                    //這裡關閉channel，因為客戶端已經關閉channel或者異常了
                    channel.close();               
                }                     
            }
        }
        catch(Throwable t){
            t.printStackTrace();
            if(channel != null){
                channel.close();
            }
        }     
    }
   
    private String getAnswer(String question){
        String answer = null;
       
        switch(question){
        case "who":
            answer = "我是小娜\n";
            break;
        case "what":
            answer = "我是來幫你解悶的\n";
            break;
        case "where":
            answer = "我來自外太空\n";
            break;
        case "hi":
            answer = "hello\n";
            break;
        case "bye":
            answer = "88\n";
            break;
        default:
                answer = "請輸入 who， 或者what， 或者where";
        }
       
        return answer;
    }
}

客戶端代碼：

package com.stevex.app.nio;
 
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
 
 
public class Client implements Runnable{
    private BlockingQueue<String> words;
    private Random random;
   
    public static void main(String[] args) {     
        //種多個線程發起Socket客戶端連接請求
        for(int i=0; i<10; i++){
            Client c = new Client();
            c.init();
            new Thread(c).start();
        }     
    }
 
    @Override
    public void run() {     
        SocketChannel channel = null;
        Selector selector = null;
        try {
            channel = SocketChannel.open();
            channel.configureBlocking(false);
            //請求連接
            channel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8383));
            selector = Selector.open();
            channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
            boolean isOver = false;
           
            while(! isOver){
                selector.select();
                Iterator ite = selector.selectedKeys().iterator();
                while(ite.hasNext()){
                    SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
                    ite.remove();
                   
                    if(key.isConnectable()){
                        if(channel.isConnectionPending()){
                            if(channel.finishConnect()){
                                //只有當連接成功後才能注冊OP_READ事件
                                key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
                               
                                channel.write(CharsetHelper.encode(CharBuffer.wrap(getWord())));
                                sleep();
                            }
                            else{
                                key.cancel();
                            }
                        }                                             
                    }
                    else if(key.isReadable()){
                        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128);                       
                        channel.read(byteBuffer);
                        byteBuffer.flip();
                        CharBuffer charBuffer = CharsetHelper.decode(byteBuffer);
                        String answer = charBuffer.toString();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getId() + "---" + answer);
                       
                        String word = getWord();
                        if(word != null){
                            channel.write(CharsetHelper.encode(CharBuffer.wrap(word)));
                        }
                        else{
                            isOver = true;
                        }
                        sleep();                       
                    }
                }
            }                         
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            if(channel != null){
                try {
                    channel.close();
                } catch (IOException e) {                     
                    e.printStackTrace();
                }                 
            }
           
            if(selector != null){
                try {
                    selector.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
 
    private void init() {
        words = new ArrayBlockingQueue<String>(5);
        try {
            words.put("hi");
            words.put("who");
            words.put("what");
            words.put("where");
            words.put("bye");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } 
       
        random = new Random();
    }
   
    private String getWord(){
        return words.poll();
    }
 
    private void sleep() {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(random.nextInt(3));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    } 
   
    private void sleep(long l) {
        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(l);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

Java中介者設計模式 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-07/104319.htm

Java 設計模式之模板方法開發中應用 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-07/104318.htm

設計模式之 Java 中的單例模式（Singleton） http://www.linuxidc.com/Linux/2014-06/103542.htm

Java對象序列化 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-10/107584.htm

大話設計模式(帶目錄完整版) PDF+源代碼 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-08/105152.htm

Java中的函數傳遞 http://www.linuxidc.com/Linux/2014-11/109056.htm