Spring Boot 搭建TCP Server

本示例首选介绍Java原生API实现BIO通信，然后进阶实现NIO通信，最后利用Netty实现NIO通信及Netty主要模块组件介绍。

Netty 是一个异步事件驱动的网络应用程序框架，用于快速开发可维护的高性能协议服务器和客户端。

BIO（Blocking I/O） 方案

BIO通信（一请求一应答）模型图如下

采用 BIO 通信模型 的服务端，通常由一个独立的 Acceptor 线程负责监听客户端的连接。我们一般通过在while(true) 循环中服务端会调用 accept() 方法等待接收客户端的连接的方式监听请求，一旦接收到一个连接请求，就可以在这个通信套接字上进行读写操作，此时不能再接收其他客户端连接请求，只能等待当前连接的客户端的操作执行完成， 如果要让 BIO 通信模型 能够同时处理多个客户端请求，就必须使用多线程（主要原因是socket.accept()、socket.read()、socket.write() 涉及的三个主要函数都是同步阻塞的）

代码实现

BIO服务端

BIOServer.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.SneakyThrows;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.BufferedWriter;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStreamWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

@Slf4j
public class BIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(10002);
        while (true) {
            Socket client = server.accept(); //等待客户端的连接，如果没有获取连接  ,在此步一直等待
            new Thread(new ServerThread(client)).start(); //为每个客户端连接开启一个线程
        }
        //server.close();
    }
}

@Slf4j
class ServerThread extends Thread {

    private Socket client;

    public ServerThread(Socket client) {
        this.client = client;
    }

    @SneakyThrows
    @Override
    public void run() {
        log.info("客户端:"   client.getInetAddress().getLocalHost()   "已连接到服务器");
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
        //读取客户端发送来的消息
        String mess = br.readLine();
        log.info("客户端："   mess);
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(client.getOutputStream()));
        bw.write(mess   "\n");
        bw.flush();
    }
}

BIO客户端

BIOClient.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.*;
import java.net.Socket;

@Slf4j
public class BIOClient {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Socket s = new Socket("0.0.0.0", 10002);

        InputStream input = s.getInputStream();
        OutputStream output = s.getOutputStream();

        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(output));
        bw.write("客户端给服务端发消息测试\n");  //向服务器端发送一条消息
        bw.flush();

        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));  //读取服务器返回的消息
        String mess = br.readLine();
        log.info("服务器："   mess);
    }
}

运行示例

运行BIO服务端，然后再运行BIO客户端，观察控制台

BIOServer控制台输出：

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:64346', transport: 'socket'
17:29:52.519 [Thread-1] INFO com.easy.javaBio.ServerThread - 客户端:YHE6OR5UXQJ6D35/192.168.9.110已连接到服务器
17:29:52.523 [Thread-1] INFO com.easy.javaBio.ServerThread - 客户端：客户端给服务端发消息测试

BIOClient控制台输出:

Connected to the target VM, address: '127.0.0.1:64355', transport: 'socket'
17:29:52.527 [main] INFO com.easy.javaBio.BIOClient - 服务器：客户端给服务端发消息测试
Disconnected from the target VM, address: '127.0.0.1:64355', transport: 'socket'

这表示我们实现了一个最简单的BIO通信了

这种方式为每个客户端开启一个线程，高并发时消耗资源较多，容易浪费，甚至导致服务端崩溃，对性能造成负面影响，高并发下不推荐使用。

NIO（New I/O）方案

NIO通信模型图如下

NIO是一种同步非阻塞的I/O模型，在Java 1.4 中引入了 NIO 框架，对应 java.nio 包，提供了 Channel , Selector，Buffer等抽象。

NIO中的N可以理解为Non-blocking，不单纯是New。它支持面向缓冲的，基于通道的I/O操作方法。 NIO提供了与传统BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样，比较简单，但是性能和可靠性都不好；非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序，可以使用同步阻塞I/O来提升开发速率和更好的维护性；对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 的非阻塞模式来开发。

NIO服务端

NIOServer.java

package com.easy.javaBio;

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.*;

@Slf4j
public class NIOServer {
    private InetAddress addr;
    private int port;
    private Selector selector;

    private static int BUFF_SIZE = 1024;

    public NIOServer(InetAddress addr, int port) throws IOException {
        this.addr = addr;
        this.port = port;
        startServer();
    }

    private void startServer() throws IOException {
        // 获得selector及通道(socketChannel)
        this.selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverChannel.configureBlocking(false);

        // 绑定地址及端口
        InetSocketAddress listenAddr = new InetSocketAddress(this.addr, this.port);
        serverChannel.socket().bind(listenAddr);
        serverChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_ACC