Android开发之使用Netty进行Socket编程（一）

一些基本概念

1 Socket

1） 同一个名词Socket有多种不同意思。
2） 在计算机网络知识体系中，运输层的TCP（传输控制协议）把连接作为最基本的抽象。TCP的连接有两个端点，被称为Socket，通过IP地址+端口号来区分来自不同应用程序进程或网络连接的通信，实现数据传输的并发服务。Client进程和Server进程之间是通过Socket读写数据进行通信的。
3） JDK的java.net包下有两个类：Socket和ServerSocket，在Client和Server建立连接成功后，两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话，而程序员就通过这些API进行网络编程。 Socket连接过程分为三个步骤：服务器监听，客户端请求，连接确认。需要注意的是，Socket自己并不是一种协议，而是对TCP/IP协议的抽象，并提供最基本的函数接口方便开发者调用。

2 Netty

Netty.io官网介绍：
Netty是一个异步非阻塞的事件驱动型的网络应用程序框架。满足高性能协议服务器和客户端的快速发展需求。
Netty是一个高性能、方便开发的NIO框架，使用它可以简单快速地开发网络应用程序，比如客户端和服务端的协议。Netty大大简化了网络编程比如TCP和UDP的 Socket的开发。
“快速和简单”并不意味着应用程序会有难维护和性能低的问题，Netty是一个精心设计的框架，它从FTP、SMTP、HTTP、许多二进制和基于文本的传统协议实现中吸收了经验，为我们提供了一个高开发效率、高性能、稳定、可伸缩的解决方案。

3 NIO

刚刚提到：

Netty是一个NIO框架。

理解NIO框架的基本概念有助于学习Netty提供给开发者使用的API。
NIO 是jdk1.4 里提供的新API，全称即java new I/O。Sun 官方标榜的特性如下： 为所有的原始类型提供缓存(Buffer)支持。
首先我们来回忆一下Java的IO

1. IO可以简单理解为 数据流方向：程序→硬盘写数据（Output）以及 硬盘→程序读数据（Input），同时Java IO是基于流（Stream）的，所有的API都继承自InputStream/OutputStream。意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。
2. IO的过程是阻塞的，也就是说当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。

然后我们再来看NIO：
NIO包括三个核心：

• Channels
  FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。
  Java NIO的通道类似流，但又有些不同：
  1）流只是在一个方向上移动(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类)，而通道可以用于读、写或者同时用于读写，是全双工的。
  2）通道可以异步地读写。
  3）通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。
  
  

  Channel
  
  实际上Channel可以分为两大类，分别是用于网络读写的SelectableChannel和用于文件操作的FileChannel。
  Netty中ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子类 。
• Buffers
  所有数据都是用缓冲区进行处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中；在写入数据时，它也是写入到缓冲区中。任何时候访问 NIO 中的数据，我们都是通过缓冲区进行读写操作。
  缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。
  NIO中Buffer的实现包括ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer等等，这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型：byte, short, int, long, float, double 和 char。

Buffer

• Selectors
  Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。
  Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如，在一个聊天服务器中。
  
  

  Selector
  
  Selector会不断的轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面有新的TCP连接接入、读和写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以获取就绪Channel的集合进行后续的IO操作。

所以，与IO相比，

1. NIO是从缓冲区（Buffer）读写数据的，而不是面向流（Stream）。例如在读取硬盘数据时，并不是仅从一个InputStream上逐字节读取，而是数据必须先读入缓冲区再处理。
2. NIO在一个线程从某通道发送请求读取数据，并不会保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

最后

抱歉这是一篇搬运后排版出来的文章，花了点时间整理了下Netty框架相关的知识。尤其是NIO这一块，虽然网上的言论都是不建议直接基于JDK的NIO类库进行开发，几乎都推荐使用Netty开发NIO服务端，但是了解NIO的一些核心概念，肯定有助于对Netty整个代码模式以及API使用的学习。这两天会再整理一下在Android客户端开发中Netty的具体使用。

相关链接

• 聊聊Socket、TCP/IP、HTTP、FTP及网络编程
• Netty.io
• Java NIO系列教程
• 《Netty 权威指南》—— NIO类库简介