NIO之套接字通道

使用过 Unix/Linux 系统下的 socket 接口，那么对 socket 编程的过程应该有一些了解。对于 TCP 服务端，接口调用的顺序为socket() -> bind() -> listen() -> accept() -> 其他操作 -> close()，客户端的顺序为socket() -> connect() -> 其他操作 -> close()。如下图所示：

Java 套接字通道包含三种类型，分别是

类型	说明
DatagramChannel	UDP 网络套接字通道
SocketChannel	TCP 网络套接字通道
ServerSocketChannel	TCP 服务端套接字通道

打开通道

SocketChannel 和 ServerSocketChannel 是抽象类，所以不能直接通过构造方法创建通道。这两个类均是使用 open 方法创建通道，如下：

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

关闭通道

SocketChannel 和 ServerSocketChannel 均提供了 close 方法，用于关闭通道。示例如下：

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("www.coolblog.xyz", 80));
// do something...
socketChannel.close();

/*******************************************************************/

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
// do something...
socketChannel.close();
serverSocketChannel.close();

读操作

通过使用 SocketChannel 的 read 方法，并配合 ByteBuffer 字节缓冲区，即可以从 SocketChannel 中读取数据。示例如下：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);
int num = socketChannel.read(buffer);

写操作

读取数据使用的是 read 方法，那么写入自然也就是 write 方法了。NIO 通道是面向缓冲的，所以向管道中写入数据也需要和缓冲区配合才行。示例如下

String data = "Test data..."

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);
buffer.clear();
buffer.put(data.getBytes());

bbuffer.flip();
channel.write(buffer);

非阻塞模式

与文件通道不同，套接字通道可以运行在非阻塞模式下。在此模式下，调用 connect()，read() 和 write() 等方法时，进程/线程会立即返回。设置非阻塞模式的方法为configureBlocking，我们来看一下该方法的使用示例：

SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("www.coolblog.xyz", 80));

// 这里要循环检测是否已经连接上
while(!socketChannel.finishConnect()){
    // do something
}

// 连接建立起来后，才能进行读取或写入操作

由于在非阻塞模式下，调用 connect 方法会立即返回。如果在连接未建立起来的情况下，从管道中读取，或向管道写入数据，会触发 NotYetConnectedException 异常。所以要进行循环检测，以保证连接完成建立。如果代码按照上面那样去写，会引发另外一个问题。非阻塞模式虽然不会阻塞线程，但是在方法返回后，还要进行循环检测，线程实际上还是被阻塞。出现这个问题的原因是和 Java NIO 套接字通道的 IO 模型有关，套接字通道采用的是“同步非阻塞”式 IO 模型，用户发起一个 IO 操作后，即可去做其他事情，不用等待 IO 完成。但是 IO 是否已完成，则需要用户自己时不时的去检测，这样实际上还是会浪费 CPU 资源。

 

参考：

http://www.tianxiaobo.com/2018/03/25/Java-NIO%E4%B9%8B%E5%A5%97%E6%8E%A5%E5%AD%97%E9%80%9A%E9%81%93/