本章主要介绍Socket的基本概念，传统的同步阻塞式I/O编程，伪异步IO实现，学习NIO的同步非阻塞编程和NIO2.0（AIO）异步非阻塞编程。

目前为止，Java共支持3种网络编程模型：BIO、NIO、AIO：

Java BIO ： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。

 BIO、NIO、AIO适用场景分析:

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。
NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。
AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。
　

　　一：基本概念

　　　　　　　　Socket又被称为 "套接字" ，应用程序通常都是通过 "套接字" 向网络发出请求和接收请求。Socket和serverSocket类位于java.net包中。ServerSocket用于（Server）服务端，Socket用于

　　　　　　（Client）客户端。当服务端和客户端建立连接后。两端都会产生一个Socket实例，并且是平等的。不管是Socket还是ServerSocket。都是通过操作SocketImpl和其子类完成相关功能。

　　　 连接过程四步骤：　1：服务器监听  2：客户端请求   3：服务端连接确认   4：客户端连接确认

　　二：传统同步阻塞IO实现

　　　　　　　　　　　服务端ServerSocket：

1 　　　　　　　　　　　　　　final static int PROT = 8765;
2
3 　　　　　　　　　　　　　　ServerSocket server = null;
4
5 　　　　　　　　　　　　　　server = new ServerSocket(PROT);
6
7 　　　　　　　　　　　　　　Socket socket = server.accept(); //进行阻塞
8
9 　　　　　　　　　　　　　　new Thread(new ServerHandler(socket)).start(); //服务端运行，等待客户端连接

　　　　　　　　　客户端Socket：

1 　　　　　　　　　　　　　　final static String ADDRESS = "127.0.0.1";
2
3 　　　　　　　　　　　　　　final static int PORT = 8765;
4
5 　　　　　　　　　　　　　　 Socket socket = null;
6
7 　　　　　　　　　　　　　　socket = new Socket(ADDRESS, PORT); //进行连接

　　　　　　　　　 服务端处理器ServerHandler：

1 　　　　　　　　　　　　　//　实现Runnable
2
3 　　　　　　　　　　　　　　　　private Socket socket ;
4
5 　　　　　　　　　　　　　　　　public ServerHandler(Socket socket){
6 　　　　　　　　　　　　　　　　　　this.socket = socket;
7 　　　　　　　　　　　　　　　　}
8
9 　　　　　　　　　　　　　　//重写run方法：　　　
10
11 　　　　　　　　　　　　　　　　@Override
12 　　　　　　　　　　　　　　　　public void run() {
13 　　　　　　　　　　　　　　　　BufferedReader in = null;
14 　　　　　　　　　　　　　　　　PrintWriter out = null;
15 　　　　　　　　　　　　　　　　　　try {
16 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
17 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
18 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　String body = null;
19 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　while(true){
20 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　body = in.readLine();
21 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　if(body == null) break;
22 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　System.out.println("Server :" + body);
23 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　out.println("服务器端回送响的应数据.");
24 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　}
25 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　} catch (Exception e) {
26 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　e.printStackTrace();
27
28 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　}

　　三：伪异步实现：

　　　　　　原理：传统的是直接new Thread()来进行运行任务，现在我们直接通过自定义线程池来实现伪异步。

1 　　　　　　　　　　//之前服务端运行：　　　
2
3 　　　　　　　　　　//新建一个线程执行客户端的任务
4 　　　　　　　　　　new Thread(new ServerHandler(socket)).start();

1 　　　　　　　　　　//　现在伪异步：
2
3 　　　　　　　　　　HandlerExecutorPool executorPool = new HandlerExecutorPool(50, 1000);
4 　　　　　　　　　　　　while(true){
5 　　　　　　　　　　　　　　socket = server.accept();
6 　　　　　　　　　　　　　　executorPool.execute(new ServerHandler(socket));
7 　　　　　　　　　　　　}

　　　　　　自定义线程池：HandlerExecutorPool

1 　　　　　　　　　public class HandlerExecutorPool {
2
3 　　　　　　　　　　　　private ExecutorService executor;
4 　　　　　　　　　　　　public HandlerExecutorPool(int maxPoolSize, int queueSize){
5 　　　　　　　　　　　　　　this.executor = new ThreadPoolExecutor(
6 　　　　　　　　　　　　　　Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
7 　　　　　　　　　　　　　　maxPoolSize,
8 　　　　　　　　　　　　　　120L,
9 　　　　　　　　　　　　　　TimeUnit.SECONDS,
10 　　　　　　　　　　　　　　new ArrayBlockingQueue(queueSize));
11 　　　　　　　　　　　　　　}
12
13 　　　　　　　　　　　　public void execute(Runnable task){
14 　　　　　　　　　　　　　　this.executor.execute(task);
15 　　　　　　　　　　　　}
16
17 　　　　　　　　　　}

　　四：NIO(非阻塞编程)

　　　　　　　　传统IO和NIO的差异：IO是同步阻塞   NIO是同步非阻塞。 在jdk1.7以后，NIO升级（NIO2.0）AIO，实现了异步非阻塞

　　　　　　　　传统的IO（BIO）阻塞:在网络应用程序获取网络数据时，如果网络传输数据很慢，那么程序就一直等着，直到传输完毕为止。

　　　　　　　　NIO：无需等待，直接获取数据，在数据没有传输完毕时，不获取数据，数据暂时放在缓冲区，等传输完毕以后，缓冲区发出通知，客户端获取数据，实现不等待。

　　　　　　　基本概念：

　　　　　　　　　　Buffer(缓冲区)   channel（管道、通道） Selector（选择器，多路复用器）

　　　　　　　　　　Buffer注意事项：每次在put()，for循环 之后都要进行flip()复位。要复位下标

　　　　　　　　　　Buffer常用方法：

　　　　　　　　　　　　　　　　flip()复位：因为buffer和游标类似，每次新增数据之后，它的下标都会自增，如果用for循环遍历时，他只会遍历没有填充的下标的值，所以要用filp()方法复

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　位。

　　　　　　　　　　　　　　　   wrap(数组)：wrap方法会包裹一个数组: 一般这种用法不会先初始化缓存对象的长度，因为没有意义，最后还会被wrap所包裹的数组覆盖掉

　　　　　　　　　　　　　　　　duplicate(): buffer复制的方法 。一个buffer数据复制给另外一个buffer数组

　　　　　　　　　　　　　　　　position(index)：设置buffer可读的下标的位置

　　　　　　　　　　　　　　　　remaining() :返回buffer可读的长度

　　　　　　　　　　　　　　　　get(数组)：把buffer数据复制给数组

　　　　　　　　　Channel管道：双向

　　　　　　　　　　　　　　　　两大类： 1：网络读写类（SelectableChannel）   2:文件操作类（FileChannel）

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　我们要使用的SocketChannel和ServerSocketChannel就在SelectableChannel类里面

　　　　　　　　　Selector：选择器（多路复用器）

　　　　　　　　　　　　　　　　原理：Selector不断的注册轮询注册在其上的通道（SocketChannel），如果某一个通道发生了读写操作，这个通道就处于就绪状态，会被Selector轮询出

　　　　　　　　　　　　　　　　　　   来。然后通过SelectionKey就可以获取到就绪的Channel集合，从而进行后续操作。

　　　　　　　　　　　　　　　　四大状态：连接状态   阻塞状态   可读状态  可写状态

下面来看一下程序中是怎么通过这些类库实现Socket功能。

首先介绍一下几个辅助类

辅助类SerializableUtil，这个类用来把java对象序列化成字节数组，或者把字节数组反序列化成java对象。

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print?

辅助类MyRequestObject和MyResponseObject，这两个类是普通的java对象，实现了Serializable接口。MyRequestObject类是Client发出的请求，MyResponseObject是Server端作出的响应。

[java] view plain copy

print?

下面主要看一下Server端的代码，其中有一些英文注释对理解代码很有帮助，注释主要是来源jdk的文档和例子，这里就没有再翻译

[java] view plain copy

print?

下面是Client的代码，代码比较简单就是启动了100个线程来访问Server

[java] view plain copy

print?

最后测试上面的代码，首先运行Server类，然后运行Client类，就可以分别在Server端和Client端控制台看到发送或接收到的MyRequestObject或MyResponseObject对象了。　　　

代码实现：

　　注：转自http://blog.csdn.net/kongxx/article/details/7288896

　　五：NIO2.0(AIO) 异步非阻塞

　　　　　　AIO编程：在NIO基础上引入异步的通到的概念，实现了异步文件和异步套字节，jdk1.7以后升级。

　　　　　　　　基本概念

　　　　　　　　　　1 AsynchronousChannel：支持异步通道，包括服务端AsynchronousServerSocketChannel和客户端AsynchronousSocketChannel等实现。
　　　　　　　　　　2 CompletionHandler：用户处理器。定义了一个用户处理就绪事件的接口，由用户自己实现，异步io的数据就绪后回调该处理器消费或处理数据。
　　　　　　　　　　3 AsynchronousChannelGroup：一个用于资源共享的异步通道集合。处理IO事件和分配给CompletionHandler。(具体这块还没细看代码，后续再分析这块)

　　　　　　所谓AIO,就是异步非阻塞IO，是NIO的升级版本，也就是NIO2.0版本，但是与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步

　　　　　　　　的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作

　　　　　　　　系统主动通知应用程序。 即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。

　　　　　　具体代码实现：

1 　　　　　　　　　　　//　Server类：　
2
3
4
5 /**
6 *
7 *类描述：AIO 服务端
8 *@author: 豪
9 *@date： 日期：2017-5-24 时间：上午10:48:12
10 *@version 1.0
11 */
12 public class Server {
13 //线程池
14 private ExecutorService executorService;
15 //线程组
16 private AsynchronousChannelGroup threadGroup;
17 //服务器通道
18 public AsynchronousServerSocketChannel assc;
19
20 public Server(int port){
21 try {
22 //创建一个缓存池
23 executorService = Executors.newCachedThreadPool();
24 //创建线程组
25 threadGroup = AsynchronousChannelGroup.withCachedThreadPool(executorService, 1);
26 //创建服务器通道
27 assc = AsynchronousServerSocketChannel.open(threadGroup);
28 //进行绑定
29 assc.bind(new InetSocketAddress(port));
30
31 System.out.println("server start , port : " + port);
32 //进行阻塞
33 assc.accept(this, new ServerCompletionHandler());
34 //一直阻塞 不让服务器停止
35 Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);
36
37 } catch (Exception e) {
38 e.printStackTrace();
39 }
40 }
41
42 public static void main(String[] args) {
43 Server server = new Server(8765);
44 }
45
46 }

1 //ServerCompletionHandler类
2 　　
3
4 /**
5 *
6 *类描述：服务端处理类 所有的处理都在此类进行
7 *@author: 豪
8 *@date： 日期：2017-5-24 时间：上午10:47:45
9 *@version 1.0
10 */
11 public class ServerCompletionHandler implements CompletionHandler {
12
13 @Override
14 public void completed(AsynchronousSocketChannel asc, Server attachment) {
15 //当有下一个客户端接入的时候 直接调用Server的accept方法，这样反复执行下去，保证多个客户端都可以阻塞
16 attachment.assc.accept(attachment, this);
17 read(asc);
18 }
19
20 private void read(final AsynchronousSocketChannel asc) {
21 //读取数据
22 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
23 asc.read(buf, buf, new CompletionHandler() {
24 @Override
25 public void completed(Integer resultSize, ByteBuffer attachment) {
26 //进行读取之后,重置标识位
27 attachment.flip();
28 //获得读取的字节数
29 System.out.println("Server -> " + "收到客户端的数据长度为:" + resultSize);
30 //获取读取的数据
31 String resultData = new String(attachment.array()).trim();
32 System.out.println("Server -> " + "收到客户端的数据信息为:" + resultData);
33 String response = "服务器响应, 收到了客户端发来的数据: " + resultData;
34 write(asc, response);
35 }
36 @Override
37 public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
38 exc.printStackTrace();
39 }
40 });
41 }
42
43 private void write(AsynchronousSocketChannel asc, String response) {
44 try {
45 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
46 buf.put(response.getBytes());
47 buf.flip();
48 asc.write(buf).get();
49 } catch (InterruptedException e) {
50 e.printStackTrace();
51 } catch (ExecutionException e) {
52 e.printStackTrace();
53 }
54 }
55
56 @Override
57 public void failed(Throwable exc, Server attachment) {
58 exc.printStackTrace();
59 }
60
61 }

1 //Clinet类：
2
3 /**
4 *
5 *类描述：AIO客户端
6 *@author: 豪
7 *@date： 日期：2017-5-24 时间：上午10:47:23
8 *@version 1.0
9 */
10 public class Client implements Runnable{
11
12 private AsynchronousSocketChannel asc ;
13
14 public Client() throws Exception {
15 asc = AsynchronousSocketChannel.open();
16 }
17
18 public void connect(){
19 asc.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8765));
20 }
21
22 public void write(String request){
23 try {
24 asc.write(ByteBuffer.wrap(request.getBytes())).get();
25 read();
26 } catch (Exception e) {
27 e.printStackTrace();
28 }
29 }
30
31 private void read() {
32 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
33 try {
34 asc.read(buf).get();
35 buf.flip();
36 byte[] respByte = new byte[buf.remaining()];
37 buf.get(respByte);
38 System.out.println(new String(respByte,"utf-8").trim());
39 } catch (InterruptedException e) {
40 e.printStackTrace();
41 } catch (ExecutionException e) {
42 e.printStackTrace();
43 } catch (UnsupportedEncodingException e) {
44 e.printStackTrace();
45 }
46 }
47
48 @Override
49 public void run() {
50 while(true){
51
52 }
53 }
54
55 public static void main(String[] args) throws Exception {
56 Client c1 = new Client();
57 c1.connect();
58
59 Client c2 = new Client();
60 c2.connect();
61
62 Client c3 = new Client();
63 c3.connect();
64
65 new Thread(c1, "c1").start();
66 new Thread(c2, "c2").start();
67 new Thread(c3, "c3").start();
68
69 Thread.sleep(1000);
70
71 c1.write("c1 aaa");
72 c2.write("c2 bbbb");
73 c3.write("c3 ccccc");
74 }
75
76 }