java网络编程学习笔记
学了一个星期的java网络编程了。现在来总结一下。
基础：java.net包
InetAddress 类是表示 IP（Internet 协议）地址的抽象。它拥有两个子类： 用于 IPv4 地址的 Inet4Address。 用于 IPv6 地址的 Inet6Address。 但是，在大多数情况下，不必直接处理子类，因为 InetAddress 抽象应该覆盖大多数必需的功能。常用的IP和域名之间的相互转换。
Socket 是 TCP 客户端 API，通常用于连接远程主机。
ServerSocket 是 TCP 服务器 API，通常接受源于客户端套接字的连接。
DatagramSocket 是 UDP 端点 API，用于发送和接收数据包
MulticastSocket 是 DatagramSocket 的子类，在处理多播组时使用。
使用 TCP 套接字的发送和接收操作需要借助 InputStream 和 OutputStream 来完成，这两者是通过 Socket.getInputStream() 和 Socket.getOutputStream() 方法获取的。
URI 是表示在 RFC 2396 中指定的统一资料标识符的类。顾名思义，它只是一个标识符，不直接提供访问资源的方法。
URL 是表示统一资源定位符的类，它既是 URI 的旧式概念又是访问资源的方法。
URLConnection 是根据 URL 创建的，是用于访问 URL 所指向资源的通信链接。此抽象类将大多数工作委托给底层协议处理程序，如 http 或 ftp。
HttpURLConnection 是 URLConnection 的子类，提供一些特定于 HTTP 协议的附加功能。 建议的用法是使用 URI 指定资源，然后在访问资源时将其转换为 URL。从该 URL 可以获取 URLConnection 以进行良好控制，也可以直接获取 InputStream。
进阶：java.nio包
学习此包，首先要理解非阻塞通信的含义。简单介绍一下就是：只创建一个线程，利用类似统筹原理的思想，去处理多个并发的任务。
ServerSocketChannel： ServerSocket 的替代类， 支持阻塞通信与非阻塞通信。
SocketChannel： Socket 的替代类， 支持阻塞通信与非阻塞通信。
Selector： 为ServerSocketChannel 监控接收连接就绪事件， 为 SocketChannel 监控连接就绪， 读就绪和写就绪事件。
SelectionKey： 代表 ServerSocketChannel 及 SocketChannel 向 Selector 注册事件的句柄。 当一个 SelectionKey 对象位于Selector 对象的 selected-keys 集合中时， 就表示与这个 SelectionKey 对象相关的事件发生了。
Buffer类，重要的缓冲数据结构。其子类包括：ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等，所有的缓冲区都有以下属性：
- 容量(capacity)： 表示该缓冲区可以保存多少数据。
- 极限(limit)： 表示缓冲区的当前终点， 不能对缓冲区中超过极限的区域进行读写操作。 极限是可以修改的， 这有利于缓冲区的重用。 例如， 假定容量100 的缓冲区已经填满了数据， 接着程序在重用缓冲区时， 仅仅将 10 个新的数据写入缓冲区中从位置0 到10 的区域， 这时可以将极限设为 10， 这样就不能读取先前的数据了。 极限是一个非负整数， 不应该大于容量。
- 位置(position)： 表示缓冲区中下一个读写单元的位置， 每次读写缓冲区的数据时， 都会改变该值， 为下一次读写数据作准备。 位置是一个非负整数， 不应该大于极限。
Charset 类提供了编码与解码的方法：
- ByteBuffer encode(String str)： 对参数 Str 指定的字符串进行编码， 把得到的字节序列存放在一个 ByteBuffer 对象中， 并将其返回；
- ByteBuffer encode(CharBuffer cb)： 对参数 cb 指定的字符缓冲区中的字符进行编码，把得到的字节序列存放在一个 ByteBuffer 对象中， 并将其返回；
- CharBuffer decode(ByteBuffer bb)： 把参数 bb 指定的 ByteBuffer 中的字节序列进行解码， 把得到的字符序列存放在一个 CharBuffer 对象中， 并将其返回。
Charset 类的静态 forName(String encode) 方法返回一个 Charset 对象， 它代表参数 encode 指定的编码类型。
SelectableChannel 类是一种支持阻塞 I/O 和非阻塞 I/O 的通道。 在非阻塞模式下， 读写数据不会阻塞， 并且SelectableChannel 可以向 Selector 注册读就绪和写就绪等事件。 Selector 负责监控这些事件， 等到事件发生时， 比如发生了读就绪事件， SelectableChannel 就可以执行读操作了。SelectableChannel 的主要方法如下：
- public SelecotableChannel configureBlocking(boolean block) throws IOException
数block 为true 时， 表示把 SelectableChannel 设为阻塞模式； 如果参数block 为false， 表示把 SelectableChannel 设为非阻塞模式。 默认情况下， SelectableChannel 采用阻塞模式。 该方法返回 SelectableChannel 对象本身的引用， 相当于" return this"。
- public SelectionKey register(Selector sel, int ops) throws ClosedChannelException
- public SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object attachment) throws ClosedChannelException
SeverSocketChannel 从 SeletableChannel 中继承了 configureBlocking() 和 register()方法。 ServerSocketChannel 是 ServerSocket 的替换类， 也具有负责接收客户连接的 accept() 方法。 ServerSocket 并没有 public 类型的构造方法， 必须通过它的静态方法open() 来创建 ServerSocketChannel 对象。 每个ServerSocketChannel 对象都与一个ServerSocket 对象关联。 ServerSocketChannel 的 socket() 方法返回与它关联的 ServerSocket 对象。 可通过以下方法把服务器进程绑定到一个本地端口：
serverSocketChannel.socket().bind(port)；
ServerSocketChannel 的主要方法如下：
- public static ServerSocketChannel open() throws IOException
这是 ServerSocketChannel 类的静态工厂方法， 它返回一个 ServerSocketChannel 对象， 这个对象没有与任何本地端口绑定， 并且处于阻塞模式。
- public SocketChannel accept() throws IOException
类似于 ServerSocket 的accept() 方法， 用于接收客户的连接。 如果 ServerSocketChannel 处于非阻塞状态， 当没有客户连接时， 该方法立即返回 null； 如果ServerSocketChannel 处于阻塞状态， 当没有客户连接时， 它会一直阻塞下去， 直到有客户连接就绪， 或者出现了IOException。
值得注意的是， 该方法返回的 SocketChannel 对象处于阻塞模式， 如果希望把它改为非阻塞模式， 必须执行以下代码：
socketChannel.configureBlocking(false)；
- public final int validOps()
返回 ServerSocketChannel 所能产生的事件， 这个方法总是返回 SelectionKey.OP_ACCEPT。
- public ServerSocket socket()
返回与 ServerSocketChannel 关联的 ServerSocket 对象。 每个 ServerSocketChannel 对象都与一个 ServerSocket 对象关联。
SocketChannel 可看作是 Socket 的替代类， 但它比 Socket 具有更多的功能。 SocketChannel 不仅从 SelectableChannel 父类中继承了 configureBlocking() 和 register() 方法， 并且实现了 ByteChannel 接口， 因此具有用于读写数据的 read(ByteBuffer dst) 和 write(ByteBuffer src) 方法。 SocketChannel 没有public 类型的构造方法， 必须通过它的静态方法open() 来创建 SocketChannel 对象。
Selector 类，只要 ServerSocketChannel 及 SocketChannel 向 Selector 注册了特定的事件， Selector 就会监控这些事件是否发生。 SelectableChannel 的 register() 方法负责注册事件， 该方法返回一个SelectionKey 对象， 该对象是用于跟踪这些被注册事件的句柄。 一个Selector 对象中会包含 3 种类型的 SelectionKey 集合。
- all-keys 集合： 当前所有向Selector 注册的 SelectionKey 的集合， Selector 的keys() 方法返回该集合。
- selected-keys 集合： 相关时间已经被Selector 捕获的SelectionKey 的集合。 Selector 的selectedKeys() 方法返回该集合。
- cancelled-keys 集合： 已经被取消的 SelectionKey 的集合。 Selector 没有提供访问这种集合的方法。
扩展：java.util.concurrent包和Future 模式
前一段时间学习了一下线程池技术，其实java本身的这个包可以说已经实现的非常好了。据说是一位牛人：Doug Lee写出来的。写的很好，所以就被sun加入java了。能写出这么优秀的东西，真是不服不行呀。
java.util.concurrent包分成了三个部分，分别是java.util.concurrent、java.util.concurrent.atomic和java.util.concurrent.lock。内容涵盖了并发集合类、线程池机制、同步互斥机制、线程安全的变量更新工具类、锁等等常用工具。
Executors通过这个类能够获得多种线程池的实例，例如可以调用newSingleThreadExecutor()获得单线程的ExecutorService，调用newFixedThreadPool()获得固定大小线程池的ExecutorService。拿到ExecutorService可以做的事情就比较多了，最简单的是用它来执行Runnable对象，也可以执行一些实现了Callable<T>的对象。用Thread的start()方法没有返回值，如果该线程执行的方法有返回值那用ExecutorService就再好不过了，可以选择submit()、invokeAll()或者invokeAny()，根据具体情况选择合适的方法即可。
Lock多线程编程中常常要锁定某个对象，之前会用synchronized来实现，现在又多了另一种选择，那就是java.util.concurrent.locks。通过Lock能够实现更灵活的锁定机制，它还提供了很多synchronized所没有的功能，例如尝试获得锁(tryLock())。
使用Lock时需要自己获得锁并在使用后手动释放，这一点与synchronized有所不同，所以通常Lock的使用方式是这样的：
; l.lock();
try {
// 执行操作
} finally {
l.unlock();
}
java.util.concurrent.locks中提供了几个Lock接口的实现类，比较常用的应该是ReentrantLock。
Conditon代替了Object对象上的wait()、notify()和notifyAll()方法(Condition中提供了await()、signal()和signalAll()方法)，当满足运行条件前挂起线程。Condition是与Lock结合使用的，通过Lock.newCondition()方法能够创建与Lock绑定的Condition实例。
AtomicInteger对变量的读写操作都是原子操作（除了long或者double的变量），但像数值类型的++ --操作不是原子操作，像i++中包含了获得i的原始值、加1、写回i、返回原始值，在进行类似i++这样的操作时如果不进行同步问题就大了。好在java.util.concurrent.atomic为我们提供了很多工具类，可以以原子方式更新变量。
以AtomicInteger为例，提供了代替++ --的getAndIncrement()、incrementAndGet()、getAndDecrement()和decrementAndGet()方法，还有加减给定值的方法、当前值等于预期值时更新的compareAndSet()方法。
CountDownLatch是一个一次性的同步辅助工具，允许一个或多个线程一直等待，直到计数器值变为0。它有一个构造方法，设定计数器初始值，即在await()结束等待前需要调用多少次countDown()方法。CountDownLatch的计数器不能重置，所以说它是“一次性”的，如果需要重置计数器，可以使用CyclicBarrier。
设计模式除了GOF的23中经典模式以外，还有很多很实用的模式。比如这个Future模式，在多线程编程中就会常常用到。这个模式对于我们搞金融软件的人就比较容易理解了。炒期货的人也很容易的理解。
举个服务器和客户端交互的例子：
（1）Server先给Client一个“期权”，同时开一个线程去干活建房子（未来的“现房”）；
（2）当“现房”RealData准备好了的时候，如何告诉FutureData说已经准备好了。（采用“回调过程”（借用观察者模式，来实现回调））
（3）如果客户比较着急，现房还没准备好的时候，就要取房，怎么办？那就只能“阻塞”了。
目标：Apache Mina
前面说了这么多，都是为了学习mina做准备。因为mina就是基于java.nio、java.util.concurrent、Future模式等的。
Mina的官方介绍：
MINA(Multipurpose Infrastructure for Network Applications)是用于开发高性能和高可用性的网络应用程序的基础框架。通过使用MINA框架可以可以省下处理底层I/O和线程并发等复杂工作，开发人员能够把更多的精力投入到业务设计和开发当中。MINA框架的应用比较广泛，应用的开源项目有Apache Directory、AsyncWeb、Apache Qpid、QuickFIX/J、Openfire、SubEthaSTMP、red5等。MINA框架当前稳定版本是1.1.6，最新的2.0版本目前已经发布了M1版本。
MINA框架的特点有：基于java NIO类库开发；采用非阻塞方式的异步传输；事件驱动；支持批量数据传输；支持TCP、UDP协议；控制反转的设计模式（支持Spring）；采用优雅的松耦合架构；可灵活的加载过滤器机制；单元测试更容易实现；可自定义线程的数量，以提高运行于多处理器上的性能；采用回调的方式完成调用，线程的使用更容易。
要理解MINA有一张图片是不能错过的：
要深入学习MINA，有篇教程也是不能错过的：
关于MINA，前人已经写了太多的东西了。那么上我的作品吧，在看了上面的教程之后，结合MINA源码，写了一个简单的Http代理程序。
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