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Java回顾之网络通信

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发表于 2017-4-11 18:26:52 |显示全部楼层
Java回顾之网络通信
在这篇文章里,我们主要讨论如何使用Java实现网络通信,包括TCP通信、UDP通信、多播以及NIO。
  TCP连接
  TCP的基础是Socket,在TCP连接中,我们会使用ServerSocket和Socket,当客户端和服务器建立连接以后,剩下的基本就是对I/O的控制了。
  我们先来看一个简单的TCP通信,它分为客户端和服务器端。
  客户端代码如下:
简单的TCP客户端
  服务器端代码如下:
简单版本TCP服务器端
  这里的服务器的功能非常简单,它接收客户端发来的消息,然后将消息“原封不动”的返回给客户端。当客户端发送“end”时,通信结束。
  上面的代码基本上勾勒了TCP通信过程中,客户端和服务器端的主要框架,我们可以发现,上述的代码中,服务器端在任何时刻,都只能处理来自客户端的一个请求,它是串行处理的,不能并行,这和我们印象里的服务器处理方式不太相同,我们可以为服务器添加多线程,当一个客户端的请求进入后,我们就创建一个线程,来处理对应的请求。
  改善后的服务器端代码如下:
多线程版本的TCP服务器端
  修改后的服务器端,就可以同时处理来自客户端的多个请求了。
  在编程的过程中,我们会有“资源”的概念,例如数据库连接就是一个典型的资源,为了提升性能,我们通常不会直接销毁数据库连接,而是使用数据库连接池的方式来对多个数据库连接进行管理,已实现重用的目的。对于Socket连接来说,它也是一种资源,当我们的程序需要大量的Socket连接时,如果每个连接都需要重新建立,那么将会是一件非常没有效率的做法。
  和数据库连接池类似,我们也可以设计TCP连接池,这里的思路是我们用一个数组来维持多个Socket连接,另外一个状态数组来描述每个Socket连接是否正在使用,当程序需要Socket连接时,我们遍历状态数组,取出第一个没被使用的Socket连接,如果所有连接都在使用,抛出异常。这是一种很直观简单的“调度策略”,在很多开源或者商业的框架中(apache/tomcat),都会有类似的“资源池”。
  TCP连接池的代码如下:
一个简单的TCP连接池
  UDP连接
  UDP是一种和TCP不同的连接方式,它通常应用在对实时性要求很高,对准确定要求不高的场合,例如在线视频。UDP会有“丢包”的情况发生,在TCP中,如果Server没有启动,Client发消息时,会报出异常,但对UDP来说,不会产生任何异常。
  UDP通信使用的两个类时DatagramSocket和DatagramPacket,后者存放了通信的内容。
  下面是一个简单的UDP通信例子,同TCP一样,也分为Client和Server两部分,Client端代码如下:
UDP通信客户端
  Server端代码如下:
UDP通信服务器端
  这里,我们也假设和TCP一样,当Client发出“end”消息时,认为通信结束,但其实这样的设计不是必要的,Client端可以随时断开,并不需要关心Server端状态。
  多播(Multicast)
  多播采用和UDP类似的方式,它会使用D类IP地址和标准的UDP端口号,D类IP地址是指224.0.0.0到239.255.255.255之间的地址,不包括224.0.0.0。
  多播会使用到的类是MulticastSocket,它有两个方法需要关注:joinGroup和leaveGroup。
  下面是一个多播的例子,Client端代码如下:
多播通信客户端
  服务器端代码如下:
多播通信服务器端
  NIO(New IO)
  NIO是JDK1.4引入的一套新的IO API,它在缓冲区管理、网络通信、文件存取以及字符集操作方面有了新的设计。对于网络通信来说,NIO使用了缓冲区和通道的概念。
  下面是一个NIO的例子,和我们上面提到的代码风格有很大的不同。
NIO例子
  上述代码会试图访问一个本地的网址,然后将其内容打印出来。

    作者:李胜攀
    出处:http://wing011203.cnblogs.com/

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