Netty|Java I/O 模型之 NIO tcp|java

??个人主页：水滴V2
支持水滴：点赞、收藏?、留言

【Netty|Java I/O 模型之 NIO】大家好，我是水滴~~

文档目录

- 服务端API
- - 创建服务端套接字的通道
  - 创建选择器，并注册Accept事件
  - 通过选择器监听I/O事件
  - 处理ACCEPT事件
  - 处理READ事件
- 客户端API
- - 创建客户端套接字通道
  - 连接服务器端
  - 写入数据
- 示例代码
- - 服务端示例代码
  - 客户端示例代码

服务端API 创建服务端套接字的通道
服务端通过ServerSocketChannel类的open静态方法，可以创建一个打开的服务端套接字通道。该通道用于监听客户端的连接。虽然该通道已经打开，但还无法接收客户端的连接。
该通道默认为阻塞模式，通过configureBlocking方法设为非阻塞模式，那么其accept方法会是非阻塞方法，这样才可以将该通道的ACCEPT事件注册到选择器中。（如果不设置，accept方法会是阻塞方法，这就和BIO的监听连接一样了）
通过bind方法绑定本地套接字地址，与BIO相同。此时客户端已经可以连接该通道了。

// 在本地打开一个 ServerSocket 通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 将该通道配置为非阻塞 serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 绑定本地端口 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));

创建选择器，并注册Accept事件
通过Selector类的open静态方法，创建一个打开的选择器（多路复用器）。
通过服务端套接字通道的register，将该通道注册到此选择器上，监听ACCEPT事件。

// 打开一个选择器（多路复用） Selector selector = Selector.open(); // 将该通道的接入事件注册到选择器中 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

通过选择器监听I/O事件
通过选择器的select方法，来获取被注册通道的I/O事件，它是一个阻塞方法，我们应该无限循环来轮询所有准备好的I/O事件。
选择器可以同时接收多个I/O事件，通过selectedKeys方法来获取已接收的I/O事件，再迭代处理所有事件。

// 通过选择器轮询获取该通道上的 I/O 事件。该操作会阻塞 int num = selector.select(); // 获取选择器中所有准备就绪的事件，并进行迭代 Iterator it = selector.selectedKeys().iterator(); // 遍历所有准备好的事件 while (it.hasNext()) { // 获取当前事件 SelectionKey selectionKey = it.next(); // 从迭代器中移除当前事件 it.remove(); // ...区别不同的事件... }

处理ACCEPT事件
通过选择器事件的isAcceptable方法，判断是否ACCEPT事件。
通过服务端套接字通道的accept方法，获取该连接的套接字通道SocketChannel。该套接字通道默认是阻塞模式，通过configureBlocking方法设为非阻塞模式，那么该通道的read方法将是个非阻塞方法。
将该通道注册到选择器中，来监听该套接字通道上的READ事件。并且此处可以是单独的选择器。

if (selectionKey.isAcceptable()) { // 接收事件，表示一个 Socket 连接上来了 // 获取当前接入的通道 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); System.out.printf("[%s] - 有一个客户端连上来了 - %s\n", Thread.currentThread().getName(), socketChannel.getRemoteAddress()); // 将接入的通道设为非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); // 将该接入的通道的读事件注册到选择器中 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); }

处理READ事件
通过选择器事件的isReadable方法，判断是否READ事件。
获取该事件上的通道，并通过read方法，读取客户端写入的数据，并写入ByteBuffer缓冲器中。
读取缓冲器中的数据，首先要将其flip反转，即从写入状态反转为读取状态，方可开始读取。

if (selectionKey.isReadable()) { // 读取事件，表示有客户端发来消息 // 获取产生事件的通道 SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel(); // 申请一个1024个字节的缓冲区 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 读取该通道的内容至缓冲区（将内容写入缓冲区） while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) { // 将缓冲区进行反转（刚才是写入，反转后变为读取） byteBuffer.flip(); // 读取缓冲区中的内容，并转为字符串 String content = new String(byteBuffer.array(), 0, byteBuffer.limit()); System.out.printf("[%s] - 接收客户端发来的内容：%s\n", Thread.currentThread().getName(), content); // 清除缓冲区 byteBuffer.clear(); } }

客户端API 创建客户端套接字通道
通过SocketChannel类的open静态方法，可以创建一个客户端套接字通道。通过套接字通道的configureBlocking方法，将该通道设为非阻塞模式，那么该通道的connect和read法将是个非阻塞方法。

// 打开一个 Socket 通道，并绑定指定的服务端地址与端口 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); // 将该通道设为非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false);

连接服务器端
通过套接字通道的connect方法来连接服务端。在非阻塞模式下，如果连接能立即建立，会返回一个true；否则该方法将返回一个false，稍后可以通过finishConnect方法来确认是否连接成功。

// 连接远程地址 socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));

写入数据
在服务端已经介绍过读取数据了，在这里说下写数据。先将数据放入缓冲器ByteBuffer中，通过套接字通道的write方法，将缓冲器中数据写入该通道中。

// 申请一个1024字节的缓冲区 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 将内容写入缓冲区 byteBuffer.put(content.getBytes()); // 反转缓冲区 byteBuffer.flip(); // 将缓冲区中的内容写入到 Socket 通道中 socketChannel.write(byteBuffer); // 清除缓冲区 byteBuffer.clear();

示例代码服务端示例代码

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; /** * @author 码农StayUp * @date 2021/4/16 0016 */ public class NioServer {private static final int PORT = 8080; public static void main(String[] args) throws IOException {// 在本地打开一个 ServerSocket 通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 将该通道配置为非阻塞 serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 绑定本地端口 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(PORT)); System.out.printf("[%s] - 服务端启动了，端口为：%s\n", Thread.currentThread().getName(), PORT); // 打开一个选择器（多路复用） Selector selector = Selector.open(); // 将该通道的接入事件注册到选择器中 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 通过选择器轮询获取该通道上的 I/O 事件。该操作会阻塞 while (selector.select() > 0) { // 获取选择器中所有准备就绪的事件，并进行迭代 Iterator it = selector.selectedKeys().iterator(); // 遍历所有准备好的事件 while (it.hasNext()) { // 获取当前事件 SelectionKey selectionKey = it.next(); // 从迭代器中移除当前事件 it.remove(); // 根据不同的事件，做不同的操作 if (selectionKey.isAcceptable()) { // 接收事件，表示一个 Socket 连接上来了 // 获取当前接入的通道 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); System.out.printf("[%s] - 有一个客户端连上来了 - %s\n", Thread.currentThread().getName(), socketChannel.getRemoteAddress()); // 将接入的通道设为非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); // 将该接入的通道的读事件注册到选择器中 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } else if (selectionKey.isReadable()) { // 读取事件，表示有客户端发来消息 // 获取产生事件的通道 socketHandler((SocketChannel) selectionKey.channel()); } } } }/** * 处理 Socket 通道 * @param socketChannel * @throws IOException */ private static void socketHandler(SocketChannel socketChannel) throws IOException { // 申请一个1024个字节的缓冲区 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 读取该通道的内容至缓冲区（将内容写入缓冲区） while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) { // 将缓冲区进行反转（刚才是写入，反转后变为读取） byteBuffer.flip(); // 读取缓冲区中的内容，并转为字符串 String content = new String(byteBuffer.array(), 0, byteBuffer.limit()); System.out.printf("[%s] - 接收客户端发来的内容：%s\n", Thread.currentThread().getName(), content); // 清除缓冲区 byteBuffer.clear(); } } }

客户端示例代码

import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.util.Scanner; /** * @author 码农StayUp * @date 2021/4/16 0016 */ public class NioClient {private static final String HOST = "127.0.0.1"; private static final int PORT = 8080; public static void main(String[] args) throws IOException {// 打开一个 Socket 通道，并绑定指定的服务端地址与端口 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); // 将该通道设为非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); // 连接远程地址 socketChannel.connect(new InetSocketAddress(HOST, PORT)); // 申请一个1024字节的缓冲区 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 获取控制台输入内容 Scanner scanner = new Scanner(System.in); while (true) { System.out.print("请输入："); String content = scanner.nextLine(); if ("quit".equals(content)) { break; } // 将控制台输入的内容写入缓冲区 byteBuffer.put(content.getBytes()); // 反转缓冲区（从写入变为读取） byteBuffer.flip(); // 将缓冲区中的内容写入到 Socket 通道中 socketChannel.write(byteBuffer); // 清除缓冲区 byteBuffer.clear(); } scanner.close(); socketChannel.close(); } }