各I/O模型优缺点
BIO通信模型
BIO主要的问题在于每当有一个新的客户端请求接入时，服务端必须创建一个新的线程处理新接入的客户端链路，一个线程只能处理一个客户端连接
线程池I/O编程
假如所有可用线程都被阻塞，后续I/O都将在队列中排队
线程池采用阻塞队列实现，队列积满之后，后续入队列操作将被阻塞，新的客户端请求被拒绝，发生大量连接超时
NIO编程
缓冲区Buffer
每一种Java基本类型都有对一种缓冲区
大多数标准I/O使用ByteBuffer
通道Channel
Channel分为两大类：用于网络读写的SelectableChannel和用于文件操作的FileChannel
多路复用器Selector
多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力
NIO2.0 AIO
异步套接字通道不需要通过多路复用器(Selector)对注册的通道进行轮询操作即可实现异步读写
NIO实例分析
NIO服务端序列
步骤一：打开ServerSocketChannel，用于监听客户端的连接
步骤二：绑定监听端口，设置连接为非阻塞模式
步骤三：创建Reactor线程，创建多路复用器并启动线程
步骤四：将ServerSocketChannel注册到Reactor线程的多路复用器Selector上，监听ACCEPT事件
步骤五：多路复用器在线程run方法的无限循环体内轮休准备就绪的Key
步骤六：多路复用器监听到有新的客户端接入，处理新的计入请求，完成TCP三次握手，建立物理链路
步骤七：设置客户端链路为非阻塞模式
步骤八：将新接入的客户端连接注册到Reactor线程的多路复用器上，监听读操作
步骤九：异步读取客户端请求消息到缓冲区
步骤十：对ByteBuffer进行编解码，如果有半包消息指针reset，继续读取后续的报文，将解码成功的消息封装成Task，投递到业务线程池中
步骤十一：将POJO对象encode成ByteBuffer，调用SocketChannel的异步write接口，将消息异步发送给客户端
NIO客户端序列
步骤一：打开SocketChannel，绑定客户端本机地址
步骤二：设置SocketChannel为非阻塞模式，设置客户端连接的TCP参数
步骤三：异步连接服务器
步骤四：判断是否连接成功，如果连接成功，则直接注册读状态位到多路复用器中，如果当前没有连接成功
步骤五：向Reactor线程的多路复用器注册OP_CONNECT状态位，监听服务端的TCP ACK应答
步骤六：创建Reactor线程，创建多路复用器并启动线程
步骤七：多路复用器在线程run方法的无限循环体内轮询准备就绪的Key
步骤八：接收connect事件进行处理
步骤九：判断连接结果，如果连接成功，注册读事件到多路复用器
步骤十：注册读事件到多路复用器
步骤十一：异步读客户端请求消息到缓冲区
步骤十二：对ByteBuffer进行编解码，如果有半包消息接收缓冲区Reset，继续读取后续的报文，将解码成功的消息封装成Task，投递到业务线程池中，进行业务逻辑编排。
步骤十三：将POJO对象encode成ByteBuffer，调用SocketChannel的异步write接口，将消息异步发送给客户端
NIO实例代码服务端
/** * * @param args * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException{ int port = 8080; if(args != null &&args.length >0){ try{ port = Integer.valueOf(args[0]); }catch (NumberFormatException ex){ //采用默认值 } } MultiplexerTimeServer timeServer = new MultiplexerTimeServer(port); new Thread(timeServer,"NIO-MultiplexerTimeServer-001").start(); } 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.ServerSocketChannel; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.util.Iterator; import java.util.Set; public class MultiplexerTimeServer implements Runnable { private Selector selector; private ServerSocketChannel serverChannel; private volatile boolean stop; /** * 初始化多路复用器，绑定监听端口 * @param port */ public MultiplexerTimeServer(int port){ try{ selector = Selector.open();//创建多路复用器 serverChannel = ServerSocketChannel.open(); serverChannel.configureBlocking(false);//设置为异步非阻塞模式 serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port),1024);//绑定端口 serverChannel.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);//注册到Selector System.out.println("The time server is start in port:" + port); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); System.exit(1); } } public void stop(){ this.stop = true; } public void run(){ while(!stop){ try{ selector.select(1000);//selector每隔1s都被唤醒一次 Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator(); SelectionKey key = null; while(it.hasNext()){ key = it.next(); it.remove(); try{ handleInput(key); }catch (Exception e){ if(key !=null){ key.cancel(); if(key.channel() !=null) key.channel().close(); } } } }catch (Throwable t){ t.printStackTrace(); } } //多路复用器关闭后，所有注册在上面的Channel和Pipe等资源都会被自动去注册并关闭，所以不需要重复释放资源 if(selector != null){ try{ selector.close(); }catch (IOException e){ e.printStackTrace(); } } } private void handleInput(SelectionKey key) throws IOException{ if(key.isValid()){ //处理新接入的请求消息 if(key.isAcceptable()){ //Accept the new connection ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel)key.channel(); SocketChannel sc = ssc.accept();//接收客户端的连接请求，完成TCP三次握手 sc.configureBlocking(false);//设置为异步非阻塞 //Add the new connection to the selector sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ); } if(key.isReadable()){ //Read the data SocketChannel sc = (SocketChannel)key.channel(); ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); int readBytes = sc.read(readBuffer); if(readBytes > 0 ){ readBuffer.flip();//将缓冲区当前的limit设置为position,position设置为0 byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()]; readBuffer.get(bytes); String body = new String(bytes,"UTF-8"); System.out.println("The time server receive order :" + body); String currentTime = "QUERY TIME ORDER".equalsIgnoreCase(body)?new java.util.Date(System.currentTimeMillis()).toString():"BAD ORDER"; doWrite(sc,currentTime); }else if(readBytes <0){ //对端链路关闭 key.cancel(); sc.close(); }else{ //读到0字节，忽略 } } } } /** * 将应答消息异步发送给客户端 * @param channel * @param response * @throws IOException */ private void doWrite(SocketChannel channel,String response) throws IOException{ if(response !=null && response.trim().length() >0){ byte[] bytes = response.getBytes(); ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(bytes.length); writeBuffer.put(bytes); writeBuffer.flip(); channel.write(writeBuffer); } } }