BIO

传统的TCP和UDP通讯：Blocking I/O
I/O设备一边在写数据，由于写的速度过慢，另一边读的话必须要等待，出现阻塞，导致性能较差（两边速度不匹配，相差较大就会出现阻塞）。

Non-Blocking I/O

• 提供非阻塞通讯等方式
• 避免同步I/O通讯效率过低
• 一个线程管理多个连接
• 减少线程多的压力
• Non-Blocking I/O，非阻塞I/O，（又名 New I/O）
• JDK1.4引入，1.7升级NIO 2.0（包括AIO）
• 主要类
  • Buffer 缓存区
  • Channel 通道
  • Selector 多路选择器

Buffer 缓冲区

• Buffer 缓冲区， 一个可以读写的内存区域
  • ByteBuffer，CharBuffer，DoubleBuffer，IntBuffer，LongBuffer，ShortBuffer（StringBuffer 不是 Buffer缓冲区，而是在原地可以进行字符上修改的一种数据类型）
• 四个主要属性
  • capacity 容量，position 当前读写位置
  • limit 界限（值容量里空间还剩下多少），mark 标记，用于重复一个读写操作

Channel通道

• 全双工的，支持读/写（而Stream流是单向的）
• 支持异步读写
• 和Buffer配合，提高效率
• 在NIO里面主要的子类
• ServerSocketChannel 服务器TCP Socket接入通道，接收客户端
• SocketChannel TCP Socket通道，可支持阻塞/非阻塞通讯（用来支持服务端和客户端的通讯管道）
• DatagramChannel UDP通道
• FileChannel 文件通道

Selector 多路选择器

• 是一个轮询开关
• 每隔一段时间，不断轮询注册在其上的Channel
• 如果有一个Channel有接入、读、写操作，就会被轮询出来
• 根据SelectionKey可以获取相应的Channel，进行后续IO操作
• 避免过多的线程
• SelectionKey四种类型
  • OP_CONNECT（通道上面，有人连接过来）
  • OP_ACCEPT（连接成功）
  • OP_READ
  • OP_WRITE

示例：先启动服务器端程序

package nio;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
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.Iterator;
import java.util.Set;public class NioServer {public static void main(String[] args) throws IOException {int port = 8001;Selector selector = null;ServerSocketChannel servChannel = null;try {//完成服务器Channel的初始化selector = Selector.open();      //多路选择器servChannel = ServerSocketChannel.open();  //建立服务器通道，等待客户端连接servChannel.configureBlocking(false);      //配置为非阻塞模式servChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port), 1024); //服务器channel驻守在本机的8001端口servChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  //将多路选择器与channel进行绑定//选择器就可以控制ServerChannel所接入的所有的子ChannelSystem.out.println("服务器在8001端口守候");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();System.exit(1);}while(true){try {//轮询所有的Channel，看哪一个有动静selector.select(1000);Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();SelectionKey key = null;while (it.hasNext()) {key = it.next();it.remove();try {handleInput(selector,key);} catch (Exception e) {if (key != null) {key.cancel();if (key.channel() != null)key.channel().close();}}}} catch(Exception ex){ex.printStackTrace();    			}try{Thread.sleep(500);}catch(Exception ex){ex.printStackTrace();    			}}}public static void handleInput(Selector selector, SelectionKey key) throws IOException {if (key.isValid()) {// 处理新接入的请求消息if (key.isAcceptable()) {// Accept the new connectionServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();SocketChannel sc = ssc.accept();sc.configureBlocking(false);// Add the new connection to the selectorsc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);}if (key.isReadable()) {// Read the dataSocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);int readBytes = sc.read(readBuffer);if (readBytes > 0) {readBuffer.flip();byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];readBuffer.get(bytes);String request = new String(bytes, "UTF-8"); //接收到的输入System.out.println("client said: " + request);String response = request + " 666";doWrite(sc, response);} else if (readBytes < 0) {// 对端链路关闭key.cancel();sc.close();} else; // 读到0字节，忽略}}}public static void doWrite(SocketChannel channel, String response) throws IOException {if (response != null && response.trim().length() > 0) {byte[] bytes = response.getBytes();ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(bytes.length);writeBuffer.put(bytes);writeBuffer.flip();channel.write(writeBuffer);}}
}

再启动客户端程序

package nio;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.UUID;public class NioClient {public static void main(String[] args) {String host = "127.0.0.1";int port = 8001;Selector selector = null;SocketChannel socketChannel = null;try {selector = Selector.open();socketChannel = SocketChannel.open();socketChannel.configureBlocking(false); // 非阻塞// 如果直接连接成功，则注册到多路复用器上，发送请求消息，读应答if (socketChannel.connect(new InetSocketAddress(host, port))) {socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);doWrite(socketChannel);} else {socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();System.exit(1);}while (true) {try {selector.select(1000);Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();SelectionKey key = null;while (it.hasNext()) {key = it.next();it.remove();try {//处理每一个channelhandleInput(selector, key);} catch (Exception e) {if (key != null) {key.cancel();if (key.channel() != null)key.channel().close();}}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}// 多路复用器关闭后，所有注册在上面的Channel资源都会被自动去注册并关闭
//		if (selector != null)
//			try {
//				selector.close();
//			} catch (IOException e) {
//				e.printStackTrace();
//			}
//
//		}}//把产生的随机字符串放到缓冲区里面public static void doWrite(SocketChannel sc) throws IOException {byte[] str = UUID.randomUUID().toString().getBytes(); //一个产生随机字符串ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(str.length);  //申请一个缓冲区writeBuffer.put(str);writeBuffer.flip();sc.write(writeBuffer);}public static void handleInput(Selector selector, SelectionKey key) throws Exception {if (key.isValid()) {// 判断是否连接成功SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();if (key.isConnectable()) {if (sc.finishConnect()) {sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);					} 				}if (key.isReadable()) {ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);int readBytes = sc.read(readBuffer);if (readBytes > 0) {readBuffer.flip();byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];readBuffer.get(bytes);String body = new String(bytes, "UTF-8");System.out.println("Server said : " + body);} else if (readBytes < 0) {// 对端链路关闭key.cancel();sc.close();} else; // 读到0字节，忽略}Thread.sleep(3000);doWrite(sc);}}
}

客户端每次发送一个随机字符串给服务端，服务端就会返回客户发送的字符串在+666

也可以再启动一个客户端。两个Client同时向一个Server 发起请求，Server用一个线程，通过两个Channel和两个客户端进行通讯，从而节省了线程数量。

总结：不管客户端或服务器端的 Selector、Channel、Buffer三个组件之间的配合关系。
1.通过Selector的轮询，获取到所有 有事件操作通道的集合（这里都放在SelectionKey），
然后对每个SelectKey拿出每个具体的内容交给handleInput来处理

在这里插入代码片

2.在handleInput中通过SocketChannel读出所有的所有的数据
3.把读出来的数据放到Buffer里面去处理

SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

NIO服务端–客户端通讯示意图：