Java网络编程—-通过实现简易聊天工具来聊聊NIO

前文我们说过了BIO，今天我们聊聊NIO。
NIO 是什么？NIO官方解释它为New lO，由于其特性我们也称之为,Non-Blocking IO。这是jdk1.4之后新增的一套IO标准。
为什么要用NIO呢？
我们再简单回顾下BIO：
阻塞式IO，原理很简单，其实就是多个端点与服务端进行通信时，每个客户端有一个自己的socket，他们与服务端的serverSocket进行连接，服务端为每一个客户端socket 生成一个对应的socket。
这样客户端就可以通过自己的socket进行与服务端的读写，而服务端也可以通过对应的socket与客户端进行读写。
由于这些socket需要一致持有等待接听和连接，所以只能阻塞式的原地等待。这大大降低了服务器的性能上限。这就像是一个服务员只能对接自己当前的客人，无法接收多个客人的需求。
那怎么解决呢？(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )

我先举个例子，酒店的厨房只有一个厨师，厨师并不会依次对接每一个客人，满足客人需求后，再对接下一个客人，而是会收到一份包含当前所有客户要求的菜品单。
然后开始处理菜品单，同时收集新的需求到新的菜品单中。当菜品单中所有菜品处理完成后，清空旧的菜品单，处理新的菜品单，如此反复循环。他并不会告诉第一个客人才做好了，才接收第二个客人要求的菜品。
我们来看看这个是如何实现的：

1、创建selector—–>相当于厨师
2、创建服务端socketChannel
3、将服务端socketChannel绑定到selector中，同时接收accept事件——->相当于厨师收到的菜品单
4、开始循环，处理事件队列中收到的所有事件——->相当于厨师处理客户的诉求
5、如果有accept事件，就把accept事件中新连接channel也绑定到selector中，同时接收read事件。
6、处理完所有事件后清空事件队列中的事件 ——->厨师处理完所有菜品后，清空菜品单(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
这里本质上其实就是绑定事件，监听请求，处理事件，只是换成批量监听，和批量处理了。
服务端代码：

 1 package com.example.demo.learn.tcp; 2  3 import java.io.IOException; 4 import java.net.InetSocketAddress; 5 import java.nio.ByteBuffer; 6 import java.nio.channels.SelectionKey; 7 import java.nio.channels.Selector; 8 import java.nio.channels.ServerSocketChannel; 9 import java.nio.channels.SocketChannel;10 import java.util.Set;11 12 /**13  * @discription14  */15 public class NIOServer {16     static Object obj;17 18     public static void main(String[] args) throws IOException {19         Selector selector = Selector.open();20         ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();21         serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));22         serverSocketChannel.configureBlocking(false);23         serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);24         while (true) {25             selector.select();//注意这里26             Set allKey = selector.selectedKeys();27             for (SelectionKey selectionKey : allKey) {28                 if (selectionKey.isAcceptable()) {29                     ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();30                     if (serverChannel == serverSocketChannel) {31                         int a = 1;32                     }33                     SocketChannel client = serverChannel.accept();34                     client.configureBlocking(false);35                     client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);36                     obj = client;37                 } else if (selectionKey.isReadable()) {38                     SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();39                     if (client == obj) {40                         int a = 1;41                     }42                     ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);43                     client.read(buffer);44                     buffer.flip();45                     byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()];46                     buffer.get(bytes);47                     System.out.println("received msg :" + new String(bytes));48                     ByteBuffer responseBuffer = ByteBuffer.wrap("Hello , client!".getBytes());49                     client.write(responseBuffer);50                 }51             }52             allKey.clear();53         }54     }55 }

为了清晰，客户端代码我们仍然采用BIO模式中的客户端代码：

 1 public class TCPClient { 2     public static void main(String[] args) throws IOException { 3         Socket clientSocket=new Socket("127.0.0.1",9999); 4         ChatThread chatThread = new ChatThread(clientSocket); 5         new Thread(chatThread).start(); 6  7     } 8 } 9 10 class ChatThread implements Runnable {11     private Socket clientSocket;12 13     ChatThread(Socket clientSocket) {14         this.clientSocket = clientSocket;15     }16 17     @Override18     public void run() {19         try {20             OutputStream os = clientSocket.getOutputStream();21             SayThread sayThread = new SayThread(os);22             new Thread(sayThread).start();23 24             InputStream is = clientSocket.getInputStream();25             byte[] buffer = new byte[1024];26             int len = is.read(buffer);27             while (len > 0) {28                 String msg = new String(buffer, 0, len);29                 System.out.println("");30                 System.out.println("receive server msg :");31                 System.out.println(msg);32                 System.out.println("");33                 len = is.read(buffer);34             }35             clientSocket.close();36 37         } catch (Exception ex) {38             //logs39         }40 41     }42 }43 44 class SayThread implements Runnable {45     private OutputStream os;46 47     SayThread(OutputStream outputStream) {48         this.os = outputStream;49     }50 51     @Override52     public void run() {53         try {54             os.write("client connect success!!!".getBytes());55             Scanner inputScanner = new Scanner(System.in);56             while (true) {57                 String str = inputScanner.nextLine();58                 os.write(str.getBytes());59                 os.flush();60             }61 62         } catch (Exception ex) {63             //logs64         }65 66     }67 }

先运行服务端，然后运行客户端，我们来看下效果：

如果到这里你还没看懂，有一点点迷，那么你只要记住整个NIO中我们其实只要关注三个核心东西，然后再结合前文是橙色粗体字的代码思路来理解下：
Channel：通道，类似于BIO中的Socket，我们可以通过它来进行读写；(防盗连接：本文首发自http://www.cnblogs.com/jilodream/ )
Selector：选择器，我们将Channel和他需要关心的事件绑定起来，当事件响应时，激活对应的Channel（我们常用到的监听事件，就是连接accept事件和读read事件）；
Buffer：缓存，我们用来配合Channel完成高效读写的对象（这个具体内容比较复杂而且比较多，我后边会写文章专门介绍，这里先不用关心）；

整体的结构图大概是这个样子的：

到这里，我们基本就对NIO有一个大致的了解了，那么NIO的代码中完全不存在阻塞等待么？
答案是还会发生阻塞等待，注意代码中的红色标记（如图，通过debug，我们也会发现线程阻塞到了这里），当线程执行到select方法处时，会进行阻塞等待。

那为什么NIO的核心组件selector 会使用一个阻塞性方法呢 ？

这是由于NIO本来指的就是New IO，只是在网络数据处理时，是非阻塞的，不需要单独存在一个线程管理socket等待对方写入。
而NIO更多强调的是多路复用，即通过一个线程（进程），即可以管理多个网络连接（所谓的多路）的通信。

如果你觉得写的不错，欢迎转载和点赞。转载时请保留作者署名jilodream/王若伊_恩赐解脱（博客链接：http://www.cnblogs.com/jilodream/