JDK NIO编程

import java.io.IOException;

public class TimeServer {

    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 e) {
                // 采用默认值
            }
        }
        //MultiplexerTimeServer的多路复用类，它是个一个独立的线程，
        //负责轮询多路复用器Selector，可以处理多个客户端的并发接入。
        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 servChannel;

    private volatile boolean stop;

    //在构造方法中进行资源初始化，创建多路复用器Selector、ServerSocketChannel，对Channel和TCP参数进行配置。
    //例如，将ServerSocketChannel设置为异步非阻塞模式，它的backlog设置为1024。
    //系统资源初始化成功后，将ServerSocket Channel注册到Selector，监听SelectionKey.OP_ACCEPT操作位；如果资源初始化失败（例如端口被占用），则退出。
    public MultiplexerTimeServer(int port) {
        try {
            selector = Selector.open();
            servChannel = ServerSocketChannel.open();
            servChannel.configureBlocking(false);
            servChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port), 1024);
            servChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
            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;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (!stop) {
            try {
                //在线程的run方法的while循环体中循环遍历selector，它的休眠时间为1s，
                //无论是否有读写等事件发生，selector每隔1s都被唤醒一次，selector也提供了一个无参的select方法。
                //当有处于就绪状态的Channel时，selector将返回就绪状态的Channel的SelectionKey集合，
                //通过对就绪状态的Channel集合进行迭代，可以进行网络的异步读写操作。
                selector.select(1000);
                Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator it = selectedKeys.iterator();
                SelectionKey key = null;
                while (it.hasNext()) {
                    key = (SelectionKey) it.next();
                    it.remove();
                    try {
                        handleInput(key);//这里可以用线程池启线程去单独处理客户端的请求业务
                    } 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()) {
            //根据SelectionKey的操作位进行判断即可获知网络事件的类型，
            if (key.isAcceptable()) {
                //通过ServerSocketChannel的accept接收客户端的连接请求并创建SocketChannel实例，
                //完成上述操作后，相当于完成了TCP的三次握手，TCP物理链路正式建立。
                //注意，我们需要将新创建的SocketChannel设置为异步非阻塞，同时也可以对其TCP参数进行设置，
                //例如TCP接收和发送缓冲区的大小等，作为入门的例子，没有进行额外的参数设置。
                ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
                SocketChannel sc = ssc.accept();
                sc.configureBlocking(false);
                // Add the new connection to the selector
                sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            }
            if (key.isReadable()) {
                //首先创建一个ByteBuffer，由于我们事先无法得知客户端发送的码流大小，
                //作为例程，我们开辟一个1M的缓冲区。然后调用SocketChannel的read方法读取请求码流。
                //注意，由于我们已经将SocketChannel设置为异步非阻塞模式，因此它的read是非阻塞的。
                //使用返回值进行判断，看读取到的字节数
                SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                int readBytes = sc.read(readBuffer);
                //返回值有以下三种可能的结果
                //返回值大于0：读到了字节，对字节进行编解码；
                //返回值等于0：没有读取到字节，属于正常场景，忽略；
                //返回值为-1：链路已经关闭，需要关闭SocketChannel，释放资源。
                if (readBytes > 0) {
                    //当读取到码流以后，我们进行解码，首先对readBuffer进行flip操作，
                    //它的作用是将缓冲区当前的limit设置为position，position设置为0，用于后续对缓冲区的读取操作。
                    //然后根据缓冲区可读的字节个数创建字节数组，
                    //调用ByteBuffer的get操作将缓冲区可读的字节数组复制到新创建的字节数组中，
                    //最后调用字符串的构造函数创建请求消息体并打印。
                    //如果请求指令是"QUERY TIME ORDER"则把服务器的当前时间编码后返回给客户端
                    readBuffer.flip();
                    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";
                    //异步发送应答消息给客户端
                    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
            }
        }
    }

    private void doWrite(SocketChannel channel, String response)
            throws IOException {
        //首先将字符串编码成字节数组，根据字节数组的容量创建ByteBuffer，
        //调用ByteBuffer的put操作将字节数组复制到缓冲区中，然后对缓冲区进行flip操作，
        //最后调用SocketChannel的write方法将缓冲区中的字节数组发送出去。
        //需要指出的是，由于SocketChannel是异步非阻塞的，它并不保证一次能够把需要发送的字节数组发送完，
        //此时会出现“写半包”问题，我们需要注册写操作，不断轮询Selector将没有发送完的ByteBuffer发送完毕，
        //可以通过ByteBuffer的hasRemain()方法判断消息是否发送完成。
        //此处仅仅是个简单的入门级例程，没有演示如何处理“写半包”场景。
        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);
        }
    }
}

public class TimeClient {

    public static void main(String[] args) {
        int port = 8080;
        new Thread(new TimeClientHandle("127.0.0.1", port), "TimeClient- 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.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class TimeClientHandle implements Runnable {
    private String host;
    private int port;
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private volatile boolean stop;

    public TimeClientHandle(String host, int port) {
        //构造函数用于初始化NIO的多路复用器和SocketChannel对象。
        //需要注意的是，创建SocketChannel之后，需要将其设置为异步非阻塞模式。
        //我们可以设置SocketChannel的TCP参数，例如接收和发送的TCP缓冲区大小。
        this.host = host == null ? "127.0.0.1" : host;
        this.port = port;
        try {
            selector = Selector.open();
            socketChannel = SocketChannel.open();
            socketChannel.configureBlocking(false);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(1);
        }
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            //作为示例，连接是成功的，所以不需要做重连操作，因此将其放到循环之前。
            doConnect();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
            System.exit(1);
        }
        while (!stop) {
            try {
                //在循环体中轮询多路复用器Selector，当有就绪的Channel时，执行handleInput(key)方法
                selector.select(1000);
                Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator it = selectedKeys.iterator();
                SelectionKey key = null;
                while (it.hasNext()) {
                    key = (SelectionKey) it.next();
                    it.remove();
                    try {
                        handleInput(key);
                    } catch (Exception e) {
                        if (key != null) {
                            key.cancel();
                            if (key.channel() != null)
                                key.channel().close();
                        }
                    }
                }
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
                System.exit(1);
            }
        }

        //线程退出循环后，我们需要对连接资源进行释放，以实现“优雅退出”.
        //由于多路复用器上可能注册成千上万的Channel或者pipe，如果一一对这些资源进行释放显然不合适。
        //因此，JDK底层会自动释放所有跟此多路复用器关联的资源。
        //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 {
        //我们首先对SelectionKey进行判断，看它处于什么状态。
        if (key.isValid()) {
            // 判断是否连接成功
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            //如果是处于连接状态，说明服务端已经返回ACK应答消息。
            //这时我们需要对连接结果进行判断，调用SocketChannel的finishConnect()方法，
            //如果返回值为true，说明客户端连接成功；如果返回值为false或者直接抛出IOException，说明连接失败。
            //在本例程中，返回值为true，说明连接成功。
            if (key.isConnectable()) {
                if (sc.finishConnect()) {
                    //将SocketChannel注册到多路复用器上，注册SelectionKey.OP_READ操作位，
                    //监听网络读操作，然后发送请求消息给服务端。
                    sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                    doWrite(sc);
                } else
                    System.exit(1);// 连接失败，进程退出
            }
            //客户端是如何读取时间服务器应答消息的。
            if (key.isReadable()) {
                //如果客户端接收到了服务端的应答消息，则SocketChannel是可读的，
                //由于无法事先判断应答码流的大小，我们就预分配1M的接收缓冲区用于读取应答消息，
                //调用SocketChannel的read()方法进行异步读取操作。由于是异步操作，所以必须对读取的结果进行判断。
                ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                int readBytes = sc.read(readBuffer);
                if (readBytes > 0) {
                    //如果读取到了消息，则对消息进行解码，最后打印结果。执行完成后将stop置为true，线程退出循环。
                    readBuffer.flip();
                    byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
                    readBuffer.get(bytes);
                    String body = new String(bytes, "UTF-8");
                    System.out.println("Now is : " + body);
                    this.stop = true;
                } else if (readBytes < 0) {
                    // 对端链路关闭
                    key.cancel();
                    sc.close();
                } else
                    ; // 读到0字节，忽略
            }
        }

    }

    //首先对SocketChannel的connect()操作进行判断，如果连接成功，
    //则将SocketChannel注册到多路复用器Selector上，注册SelectionKey.OP_READ，
    //如果没有直接连接成功，则说明服务端没有返回TCP握手应答消息，
    //但这并不代表连接失败，我们需要将SocketChannel注册到多路复用器Selector上，
    //注册SelectionKey.OP_CONNECT，当服务端返回TCP syn-ack消息后，
    //Selector就能够轮询到这个SocketChannel处于连接就绪状态。
    private void doConnect() throws IOException {
        // 如果直接连接成功，则注册到多路复用器上，发送请求消息，读应答
        if (socketChannel.connect(new InetSocketAddress(host, port))) {
            socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
            doWrite(socketChannel);
        } else {
            socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
        }
    }

    //构造请求消息体，然后对其编码，写入到发送缓冲区中，最后调用SocketChannel的write方法进行发送。
    //由于发送是异步的，所以会存在“半包写”问题。最后通过hasRemaining()方法对发送结果进行判断，
    //如果缓冲区中的消息全部发送完成，打印"Send order 2 server succeed."
    private void doWrite(SocketChannel sc) throws IOException {
        byte[] req = "QUERY TIME ORDER".getBytes();
        ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(req.length);
        writeBuffer.put(req);
        writeBuffer.flip();
        sc.write(writeBuffer);
        if (!writeBuffer.hasRemaining())
            System.out.println("Send order 2 server succeed.");
    }
}