Java NIO深入理解ServerSocketChannel

前言

Github：https://github.com/yihonglei/java-all

Project：java-nio

一 ServerSocketChannel概述

Java NIO中的ServerSocketChannel类定义在java.nio.channels包中。

ServerSocketChannel是一个可以监听新进来的TCP连接的通道，就像标准IO中的ServerSocket一样。

示例:

// 获得一个ServerSocket通道

ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();

// 设置通道为非阻塞

serverChannel.configureBlocking(false);

// 将该通道对于的serverSocket绑定到port端口，比如8989

serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8989));

二 打开ServerSocketChannel

通过调用ServerSocketChannel.open()方法来打开ServerSocketChannel。比如:

// 获得一个ServerSocket通道

ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();

三 关闭ServerSocketChannel

通过调用ServerSocketChannel.close()方法来关闭ServerSocketChannel。比如：

serverSocketChannel.close();

四 监听新进来的连接

通过ServerSocketChannel.accept()方法监听新进来的连接。

当accept()方法返回的时候，它返回一个包含新进来的连接的SocketChannel。

因此， accept()方法会一直阻塞到有新连接到达。通常不会仅仅只监听一个连接，

在while循环中调用 accept()方法. 如下面的例子:

while(true) {

    // 获得和客户端连接的通道

    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

   // 设置成非阻塞

   channel.configureBlocking(false);

   // do something with socketChannel...

}

当然，也可以在while循环中使用除了true以外的其它退出准则。

五 非阻塞模式

ServerSocketChannel可以设置成非阻塞模式。在非阻塞模式下，accept()方法会立刻返回，

如果还没有新进来的连接，返回的将是null。 因此，需要检查返回的SocketChannel是否是null，比如:

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8989));

// 设置成非阻塞模式

serverSocketChannel.configureBlocking(false);

while (true)  {

    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

    if  (socketChannel != null)  {

       // do something with socketChannel...

    }

}

六 完整实例

NIOServer:

package com.lanhuigu.nio.selector;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * server端实例代码
 *
 * @author yihonglei
 */
public class NIOServer {
    // 通道管理器(Selector)
    private static Selector selector;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建通道管理器(Selector)
        selector = Selector.open();

        // 创建通道ServerSocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 将通道设置为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        // 将ServerSocketChannel对应的ServerSocket绑定到指定端口(port)
        ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress(8989));

        /**
         * 将通道(Channel)注册到通道管理器(Selector)，并为该通道注册selectionKey.OP_ACCEPT事件
         * 注册该事件后，当事件到达的时候，selector.select()会返回，
         * 如果事件没有到达selector.select()会一直阻塞。
         */
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        // 循环处理
        while (true) {
            // 当注册事件到达时，方法返回，否则该方法会一直阻塞
            selector.select();

            // 获取监听事件
            Set selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator iterator = selectionKeys.iterator();

            // 迭代处理
            while (iterator.hasNext()) {
                // 获取事件
                SelectionKey key = iterator.next();

                // 移除事件，避免重复处理
                iterator.remove();

                // 检查是否是一个就绪的可以被接受的客户端请求连接
                if (key.isAcceptable()) {
                    handleAccept(key);
                } else if (key.isReadable()) {// 检查套接字是否已经准备好读数据
                    handleRead(key);
                }

            }


        }
    }

    /**
     * 处理客户端连接成功事件
     */
    private static void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException {
        // 获取客户端连接通道
        ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
        SocketChannel socketChannel = server.accept();
        socketChannel.configureBlocking(false);

        // 信息通过通道发送给客户端
        String msg = "Hello Client!";
        socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));

        // 给通道设置读事件，客户端监听到读事件后，进行读取操作
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    }

    /**
     * 监听到读事件，读取客户端发送过来的消息
     */
    private static void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();

        // 从通道读取数据到缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(128);
        channel.read(buffer);

        // 输出客户端发送过来的消息
        byte[] data = buffer.array();
        String msg = new String(data).trim();
        System.out.println("server received msg from client：" + msg);
    }
}

NIOClient:

package com.lanhuigu.nio.selector;

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;

/**
 * client实例代码
 *
 * @author yihonglei
 */
public class NIOClient {
    // 通道管理器(Selector)
    private static Selector selector;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建通道管理器(Selector)
        selector = Selector.open();

        // 创建通道SocketChannel
        SocketChannel channel = SocketChannel.open();
        // 将通道设置为非阻塞
        channel.configureBlocking(false);

        // 客户端连接服务器，其实方法执行并没有实现连接，需要在handleConnect方法中调channel.finishConnect()才能完成连接
        channel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8989));

        /**
         * 将通道(Channel)注册到通道管理器(Selector)，并为该通道注册selectionKey.OP_CONNECT
         * 注册该事件后，当事件到达的时候，selector.select()会返回，
         * 如果事件没有到达selector.select()会一直阻塞。
         */
        channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);

        // 循环处理
        while (true) {
            /*
             * 选择一组可以进行I/O操作的事件，放在selector中，客户端的该方法不会阻塞，
             * selector的wakeup方法被调用，方法返回，而对于客户端来说，通道一直是被选中的
             * 这里和服务端的方法不一样，查看api注释可以知道，当至少一个通道被选中时。
             */
            selector.select();

            // 获取监听事件
            Set selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator iterator = selectionKeys.iterator();

            // 迭代处理
            while (iterator.hasNext()) {
                // 获取事件
                SelectionKey key = iterator.next();

                // 移除事件，避免重复处理
                iterator.remove();

                // 检查是否是一个就绪的已经连接服务端成功事件
                if (key.isConnectable()) {
                    handleConnect(key);
                } else if (key.isReadable()) {// 检查套接字是否已经准备好读数据
                    handleRead(key);
                }

            }
        }
    }

    /**
     * 处理客户端连接服务端成功事件
     */
    private static void handleConnect(SelectionKey key) throws IOException {
        // 获取与服务端建立连接的通道
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
        if (channel.isConnectionPending()) {
            // channel.finishConnect()才能完成连接
            channel.finishConnect();
        }

        channel.configureBlocking(false);

        // 数据写入通道
        String msg = "Hello Server!";
        channel.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));

        // 通道注册到选择器，并且这个通道只对读事件感兴趣
        channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    }

    /**
     * 监听到读事件，读取客户端发送过来的消息
     */
    private static void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();

        // 从通道读取数据到缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(128);
        channel.read(buffer);

        // 输出服务端响应发送过来的消息
        byte[] data = buffer.array();
        String msg = new String(data).trim();
        System.out.println("client received msg from server：" + msg);
    }
}