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：

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  * @discription 14  */ 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<SelectionKey> 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：

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     @Override 18     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             //logs 39         } 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     @Override 52     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             //logs 64         } 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。