Java/Java

1:1 양방향 통신 ( 채팅 기본 기능 구현 )

DDG9 2024. 5. 22. 16:38

서버 측 코드

  • ServerSocket 을 생성하고 클라이언트의 연결을 기다립니다.
  • BufferedReader 를 사용하여 클라이언트로부터 메시지를 읽고, PrintWriter를 사용하여 클라이언트에게 메시지를 보냅니다.
  • 키보드 입력을 받기 위해 BufferedReader를 사용합니다.
  • 클라이언트로부터 데이터를 읽는 스레드와 키보드 입력을 클라이언트로 보내는 스레드를 각각 실행합니다.
package ch04;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class MultiThreadServer {

	public static void main(String[] args) {

		System.out.println("=== 서버 실행 ===");
		ServerSocket serverSocket = null;
		Socket socket = null;
		try {
			serverSocket = new ServerSocket(5001);
			socket = serverSocket.accept();
			System.out.println("포트 번호 - 5001 할당 완료");

			// 클라이언트로 데이터를 받을 입력 스트림 필요
			BufferedReader socketReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

			// 클라이언트에게 데이터를 보낼 출력 스트림 필요
			PrintWriter socketWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

			// 서버측 - 키보드 입력받을 입력 스트림 필요
			BufferedReader keyboardReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

			// 멀티스레딩 개념의 확장
			// 클라이언트로 받는 데이터를 읽는 스레드
			Thread readThread = new Thread(() -> {
				try {
					String clientMesaage;
					while ((clientMesaage = socketReader.readLine()) != null) {
						System.out.println("서버측 콘솔 : " + clientMesaage);
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});

			// 클라이언트에게 데이터를 보내는 스레드
			Thread writeThread = new Thread(() -> {
				try {
					String serverMessage;
					while ((serverMessage = keyboardReader.readLine()) != null) {
						// 1. 먼저 키보드를 통해서 데이터를 읽고
						// 2. 출력 스트림을 활용해서 데이터를 보내야 한다.
						socketWriter.println(serverMessage);
					}
				} catch (Exception e2) {
					e2.printStackTrace();
				}
			});

			// 스레드 동작 -> start() 호출
			readThread.start();
			writeThread.start();

			// join() 메서드는 하나의 스레드가 종료될 때 까지 기다리도록 하는 기능
			readThread.join();
			writeThread.join();

			System.out.println("--- 서버 프로그램 종료 ---");

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			try {
				socket.close();
				serverSocket.close();
			} catch (IOException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

 

Thread의 join() 메서드

  1. 스레드 동기화: join() 메서드를 사용하여 여러 스레드가 순서대로 종료되도록 할 수 있습니다. 메인 스레드는 join() 메서드를 호출한 스레드가 작업을 마칠 때까지 기다립니다.
  2. 프로그램 흐름 제어: join() 메서드를 통해 스레드가 완료되기 전까지 메인 스레드가 종료되지 않도록 보장할 수 있습니다. 이는 프로그램이 모든 작업을 완료하기 전에 종료되는 것을 방지합니다.
  3. 정확한 종료 시점: join() 메서드를 사용하면 특정 스레드가 완료되기 전까지 다른 작업을 진행하지 않도록 제어할 수 있습니다. 이를 통해 정확한 종료 시점을 확인할 수 있습니다.

 

클라이언트 측 코드

  • Socket 을 생성하여 서버에 연결합니다.
  • BufferedReader를 사용하여 서버로부터 메시지를 읽고, PrintWriter를 사용하여 서버에게 메시지를 보냅니다.
  • 키보드 입력을 받기 위해 BufferedReader를 사용합니다.
  • 서버로부터 데이터를 읽는 스레드와 키보드 입력을 서버로 보내는 스레드를 각각 실행합니다.
package ch04;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public class MultiThreadClient {

	public static void main(String[] args) {

		System.out.println("### 클라이언트 실행 ###");

		try {
			Socket socket = new Socket("localhost", 5001);
			System.out.println("*** connected to the Server ***");

			PrintWriter socketWriter = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
            
			BufferedReader socketReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
            
			BufferedReader keyboardReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

			// 서버로부터 데이터를 읽는 스레드
			Thread readThread = new Thread(() -> {
				try {
					String serverMessage;
					while ((serverMessage = socketReader.readLine()) != null) {
						System.out.println("서버에서 온 MSG : " + serverMessage);
					}
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});

			// 서버에게 데이터를 보내는 스레드
			Thread writeThread = new Thread(() -> {
				try {
					String clientMessage;
					while ((clientMessage = keyboardReader.readLine()) != null) {
						// 1. 키보드에서 데이터를 응용프로그램 안으로 입력받아서
						// 2. 서버측 소켓과 연결 되어있는 출력 스트림을 통해 데이터를 보낸다.
						socketWriter.println(clientMessage);
					}
				} catch (Exception e2) {
					e2.printStackTrace();
				}
			});

			readThread.start();
			writeThread.start();

			readThread.join();
			writeThread.join();

			System.out.println("클라이언트 측 프로그램 종료");

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

 

 

 

서버 측 코드 리팩토링 1단계 - 함수로 분리

package ch05;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class MultiThreadServer {

	public static void main(String[] args) {

		System.out.println("===== 서버 실행 =====");

		// 서버측 소켓을 만들기 위한 준비물
		// 서버 소켓, 포트 번호
		try (ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(5000)) {
			// 클라이언트 대기 --> 연결 요청 -- 소켓 객체를 생성(클라이언트와 연결 상태)
			Socket socket = serverSocket.accept();
			System.out.println("----- client connected -----");

			// 클라이언트와 통신을 위한 스트림을 설정 (대상 소켓을 얻었다)
			BufferedReader readerStream = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

			PrintWriter writerStream = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);

			// 키보드 스트림 준비
			BufferedReader keyboardStream = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));

			// 스레드를 시작합니다.
			startReadThread(readerStream);
			startWriteThread(writerStream, keyboardStream);
			
			System.out.println("main 스레드 작업 완료...");

		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	} // end of main

	// 클라이언트로부터 데이터를 읽는 스레드 분리
	private static void startReadThread(BufferedReader bufferedReader) {
		Thread readThread = new Thread(() -> {
			try {
				String clientMessage;
				while ((clientMessage = bufferedReader.readLine()) != null) {
					// 서버측 콘솔에 클라이언트가 보낸 문자데이터 출력
					System.out.println("클라이언트에서 온 MSG : " + clientMessage);
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		});
		readThread.start(); // 스레드 실행 -> run() 메서드 진행
		// 메인 스레드 대기 처리 -> join() -> 반복될 것 같은 기능
		waitForThreadToEnd(readThread);
	}

	// 서버측에서 클라이언트로 데이터를 보내는 기능
	private static void startWriteThread(PrintWriter printWriter, BufferedReader keyboardReader) {
		Thread writeThread = new Thread(() -> {
			try {
				String serverMessage;
				while ((serverMessage = keyboardReader.readLine()) != null) {
					printWriter.println(serverMessage);
					printWriter.flush();
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		});
		writeThread.start();
		// 메인 스레드 대기
		waitForThreadToEnd(writeThread);
	}

	// 워커 스레드가 종료될 때까지 기다리는 메서드
	private static void waitForThreadToEnd(Thread thread) {
		try {
			thread.join();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

 

 

서버 측 코드 리팩토링 2단계 - 상속 활용

package ch05;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

// 상속의 활용
public abstract class AbstractServer {

	private ServerSocket serverSocket;
	private Socket socket;
	private BufferedReader readerStream;
	private PrintWriter writerStream;
	private BufferedReader keyboardReader;

	// set 메서드
	// 메서드 의존 주입(멤버 변수의 참조 변수 할당)
	protected void setServerSocket(ServerSocket serverSocket) {
		this.serverSocket = serverSocket;
	}

	// 메서드 의존 주입(멤버 변수의 참조 변수 할당)
	protected void setSocket(Socket socket) {
		this.socket = socket;
	}

	// get 메서드
	protected ServerSocket getServerSocket() {
		return serverSocket;
	}

	// 실행의 흐름이 필요하다(순서가 중요)
	public final void run() {
		try {
			setupServer();
			connection();
			setupStream();
			startService(); // 내부적으로 while 동작
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			cleanup();
		}
	}

	// 1. 포트 번호 할당(구현 클래스에서 직접 설계)
	protected abstract void setupServer() throws IOException;

	// 2. 클라이언트 연결 대기 실행 (구현 클래스)
	protected abstract void connection() throws IOException;

	// 3. 스트림 초기화 (연결된 소켓에서 스트림을 뽑아야 함) - 여기서 함
	private void setupStream() throws IOException {
		readerStream = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		writerStream = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
		keyboardReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	}

	// 4. 서비스 시작
	private void startService() {
		Thread readThread = createReadThread();
		Thread writeThread = createWriteThread();
		readThread.start();
		writeThread.start();
		try {
			readThread.join();
			writeThread.join();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

	// 캡슐화
	private Thread createReadThread() {
		return new Thread(() -> {
			try {
				String msg;
				while ((msg = readerStream.readLine()) != null) {
					// 서버 측 콘솔에 출력
					System.out.println("client 측 msg : " + msg);
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		});
	}

	private Thread createWriteThread() {
		return new Thread(() -> {
			try {
				String msg;
				// 서버 측 키보드에서 데이터를 한 줄 라인으로 읽음
				while ((msg = keyboardReader.readLine()) != null) {
					writerStream.println(msg);
					writerStream.flush();
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		});
	}

	// 캡슐화 - 소켓 자원 종료
	private void cleanup() {
		try {
			if (socket != null) {
				socket.close();
			}
			if (serverSocket != null) {
				serverSocket.close();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}
package ch05;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;

public class MyThreadServer extends AbstractServer {

	@Override
	protected void setupServer() throws IOException {
		// 추상 클래스 --> 부모 -- 자식 (부모 기능의 확장 또는 사용)
		// 서버 측 소켓 통신 -- 준비물 : 서버 소켓
		super.setServerSocket(new ServerSocket(5000));
		System.out.println(">>> Server started on port 5000 <<<");
	}

	@Override
	protected void connection() throws IOException {
		// 서버 소켓, accept() 호출이다 !!!
		super.setSocket(super.getServerSocket().accept());
	}

	public static void main(String[] args) {
		MyThreadServer myThreadServer = new MyThreadServer();
		myThreadServer.run();
	}
}

 

구현 클래스

package ch05;

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;

public class MyThreadServer extends AbstractServer {

	@Override
	protected void setupServer() throws IOException {
		// 추상 클래스 --> 부모 -- 자식 (부모 기능의 확장 또는 사용)
		// 서버 측 소켓 통신 -- 준비물 : 서버 소켓
		super.setServerSocket(new ServerSocket(5000));
		System.out.println(">>> Server started on port 5000 <<<");
	}

	@Override
	protected void connection() throws IOException {
		// 서버 소켓, accept() 호출이다 !!!
		super.setSocket(super.getServerSocket().accept());
	}

	public static void main(String[] args) {
		MyThreadServer myThreadServer = new MyThreadServer();
		myThreadServer.run();
	}
}

 

 

 

클라이언트 측 코드 리팩토링 - 상속 활용

package ch05;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;

public abstract class AbstractClient {

	private Socket socket;
	private BufferedReader readerStream;
	private PrintWriter writerStream;
	private BufferedReader keyboardReader;

	public final void run() {
		try {
			setupClient();
			setupStream();
			startService();
		} catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		} finally {
			cleanup();
		}
	}

	// set 메서드
	protected void setSocket(Socket socket) {
		this.socket = socket;
	}

	// 1. 소켓IP주소, 포트 번호
	protected abstract void setupClient() throws IOException;

	// 2. 스트림 초기화
	private void setupStream() throws IOException {
		writerStream = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
		readerStream = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
		keyboardReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
	}

	// 3. 서비스 시작
	private void startService() {
		Thread readThread = createReadThread();
		Thread writeThread = createWriteThread();
		readThread.start();
		writeThread.start();

		try {
			readThread.join();
			writeThread.join();
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO Auto-generated catch block
			e.printStackTrace();
		}
	}

	// 캡슐화
	private Thread createReadThread() {
		return new Thread(() -> {
			try {
				String msg;
				while ((msg = readerStream.readLine()) != null) {
					// 클라이언트 측 콘솔에 출력
					System.out.println("server 측 msg : " + msg);
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		});
	}

	private Thread createWriteThread() {
		return new Thread(() -> {
			try {
				String msg;
				while ((msg = keyboardReader.readLine()) != null) {
					writerStream.println(msg);
					writerStream.flush();
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}
		});
	}

	// 캡슐화 - 소켓 자원 종료
	private void cleanup() {
		try {
			if (socket != null) {
				socket.close();
			}
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}
}

 

구현 클래스

package ch05;

import java.io.IOException;
import java.net.Socket;

public class MyClient extends AbstractClient {

	@Override
	protected void setupClient() throws IOException {
		super.setSocket(new Socket("localhost", 5000));
		System.out.println("----- connected on port 5000 -----");
	}

	public static void main(String[] args) {
		MyClient myClient = new MyClient();
		myClient.run();
	}
}

 

 

※ 복잡한 애플리케이션에서는 추상 클래스와 구현 클래스를 분리하는 것이 유용할 수 있지만, 간단한 경우에는 단일 클래스 설계가 더 적합할 수 있습니다. 상황에 따라 적절한 설계를 선택하는 것이 중요합니다.

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