Java 网络I/O 流基础

在构建 MiniTomcat 的过程中，处理网络请求和数据传输是不可或缺的环节，而这正是 Java 的输入/输出（I/O）流可以帮助实现的。I/O 流用于读取和写入数据，从而实现客户端和服务器之间的数据交互。因此，深入理解 Java I/O 流将有助于我们为 MiniTomcat 实现处理 HTTP 请求和响应的功能。

1. Java I/O 流概述

Java I/O 流可以分为以下两类：

  • 字节流（Byte Stream）：处理二进制数据，使用 InputStream 和 OutputStream。

  • 字符流（Character Stream）：处理字符数据（文本），使用 Reader 和 Writer。

在 MiniTomcat 的开发中，字节流通常用于网络数据传输，而字符流则适合处理文本数据，例如读取请求头信息。

2. 字节流（Byte Stream）

  • InputStream：用于读取字节数据，如 FileInputStream 和 BufferedInputStream。

  • OutputStream：用于写入字节数据，如 FileOutputStream 和 BufferedOutputStream。

示例: 从文件中读取字节数据

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FileInputStream fis = new FileInputStream("example.txt");
int data;
while ((data = fis.read()) != -1) {
    System.out.print((char) data);
}
fis.close();

3. 字符流（Character Stream）

  • Reader：用于读取字符数据，如 FileReader 和 BufferedReader。

  • Writer：用于写入字符数据，如 FileWriter 和 BufferedWriter。

示例: 从文件中读取字符数据

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FileReader fr = new FileReader("example.txt");
BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
String line;
while ((line = br.readLine()) != null) {
    System.out.println(line);
}
br.close();

4. 缓冲流（Buffered Stream）

  • BufferedReader 和 BufferedWriter：用于字符数据的缓冲处理，提升 I/O 操作的效率。

  • BufferedInputStream 和 BufferedOutputStream：用于字节数据的缓冲处理。

在服务器开发中，缓冲流能显著提升读取和写入的效率，适用于高频的网络 I/O 操作。

5. 综合运用：Socket I/O

在服务器与客户端之间建立通信时，通常使用 Socket 来传输数据，而 Socket 的输入/输出流则可以通过字节流或字符流来操作。

  • InputStream 和 OutputStream 可从 Socket 中获取，分别用于读取请求和发送响应。

  • 常用的 Socket 操作包括 读取 HTTP 请求头、响应内容、关闭连接等。

示例: 简单的 Socket 读取操作

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ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
BufferedWriter out = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(clientSocket.getOutputStream()));

String line;
while ((line = in.readLine()) != null && !line.isEmpty()) {
    System.out.println(line);  // 打印请求头
}

out.write("HTTP/1.1 200 OK\r\nContent-Type: text/html\r\n\r\n");
out.write("<html><body><h1>Hello, World!</h1></body></html>");
out.flush();

clientSocket.close();
serverSocket.close();

6. 实践任务 📝

  1. 使用 Java Socket 编程，实现一个简单的 Web 服务器，能够接收 HTTP 请求并返回一个固定的 HTML 响应。

  2. 在服务器上使用 BufferedReader 和 BufferedWriter 处理请求和响应数据，体会缓冲流对性能的提升。

  3. 尝试在本地浏览器访问 http://localhost:8080，观察服务器返回的响应。

通过练习 Java I/O 流操作，特别是在 Socket 编程中的应用，我们就能更好地理解在 MiniTomcat 中如何高效处理客户端请求和服务器响应的流数据。有任何问题请随时提问哦！🦌