【nio】使用 ServerSocketChannel 实现的 File 服务器[z]

From: http://www.java2000.net/p6079

 

 

package test.io;

import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.*;
import java.net.*;
import java.io.*;
import java.util.*;
import java.nio.*;

public class FileServer {
  private int port = 8050;

  private ServerSocketChannel serverSocketChannel;

  private Charset charset = Charset.forName("GBK");

  private Selector selector = null;

  public FileServer() throws IOException {
    selector = Selector.open();
    serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
    serverSocketChannel.socket().setReuseAddress(true);
    serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
    System.out.println("服务器启动");
  }

  /* 编码过程 */
  public ByteBuffer encode(String str) {
    return charset.encode(str);
  }

  /* 解码过程 */
  public String decode(ByteBuffer bb) {
    return charset.decode(bb).toString();
  }

  /* 服务器服务方法 */
  public void service() throws IOException {
    serverSocketChannel.configureBlocking(false);
    serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    /** 外循环，已经发生了SelectionKey数目 */
    while (selector.select() > 0) {
      /* 得到已经被捕获了的SelectionKey的集合 */
      Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();
      while (iterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = null;
        try {
          key = (SelectionKey) iterator.next();
          iterator.remove();
          if (key.isAcceptable()) {
            ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
            SocketChannel sc = ssc.accept();
            System.out.println("客户端机子的地址是 " + sc.socket().getLocalAddress() + "  客户端机机子的端口号是 " + sc.socket().getLocalPort());
            sc.configureBlocking(false);
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE, buffer);
          }
          if (key.isReadable()) {
            reveice(key);
          }
          if (key.isWritable()) {
            send(key);
          }
        } catch (IOException e) {
          e.printStackTrace();
          try {
            if (key != null) {
              key.cancel();
              key.channel().close();
            }
          } catch (ClosedChannelException cex) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      }
      /* 内循环完 */
    }
    /* 外循环完 */
  }

  /* service方法完 */
  public void reveice(SelectionKey key) throws IOException {
    if (key == null)
      return;
    ByteBuffer buff = (ByteBuffer) key.attachment();
    SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
    buff.limit(buff.capacity());
    buff.position(0);
    sc.read(buff);
    buff.flip();
    String reviceData = decode(buff);
  }

  /* 发送文件 */
  public void send(SelectionKey key) {
    if (key == null)
      return;
    ByteBuffer buff = (ByteBuffer) key.attachment();
    SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
    String data = decode(buff);
    if (data.indexOf("get") == -1)
      return;
    String subStr = data.substring(data.indexOf(" "), data.length());
    System.out.println("截取之后的字符串是 " + subStr);
    FileInputStream fileInput = null;
    try {
      fileInput = new FileInputStream(subStr);
      FileChannel fileChannel = fileInput.getChannel();
      fileChannel.transferTo(0, fileChannel.size(), sc);
    } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      try {
        fileInput.close();
      } catch (IOException ex) {
        ex.printStackTrace();
      }
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws IOException {
    new FileServer().service();
  }
}

 

 

 

评论

5 楼 liudaoru 2010-06-19  

From:[url] http://dev.csdn.net/htmls/58/58120.html[/url]

在JDK 1.4以前，Java的IO操作集中在java.io这个包中，是基于流的同步（blocking）API。对于大多数应用来说，这样的API使用很方便，然而，一些对性能要求较高的应用，尤其是服务端应用，往往需要一个更为有效的方式来处理IO。从JDK 1.4起，NIO API作为一个基于缓冲区，并能提供异步(non-blocking)IO操作的API被引入。本文对其进行深入的介绍。

NIO API主要集中在java.nio和它的subpackages中：

java.nio
定义了Buffer及其数据类型相关的子类。其中被java.nio.channels中的类用来进行IO操作的ByteBuffer的作用非常重要。

java.nio.channels
定义了一系列处理IO的Channel接口以及这些接口在文件系统和网络通讯上的实现。通过Selector这个类，还提供了进行异步IO操作的办法。这个包可以说是NIO API的核心。

java.nio.channels.spi
定义了可用来实现channel和selector API的抽象类。

java.nio.charset
       定义了处理字符编码和解码的类。

java.nio.charset.spi
       定义了可用来实现charset API的抽象类。

java.nio.channels.spi和java.nio.charset.spi这两个包主要被用来对现有NIO API进行扩展，在实际的使用中，我们一般只和另外的3个包打交道。下面将对这3个包一一介绍。

Package java.nio
这个包主要定义了Buffer及其子类。Buffer定义了一个线性存放primitive type数据的容器接口。对于除boolean以外的其他primitive type，都有一个相应的Buffer子类，ByteBuffer是其中最重要的一个子类。

下面这张UML类图描述了java.nio中的类的关系：



Buffer
定义了一个可以线性存放primitive type数据的容器接口。Buffer主要包含了与类型（byte, char…）无关的功能。值得注意的是Buffer及其子类都不是线程安全的。

每个Buffer都有以下的属性：

capacity
这个Buffer最多能放多少数据。capacity一般在buffer被创建的时候指定。
limit
在Buffer上进行的读写操作都不能越过这个下标。当写数据到buffer中时，limit一般和capacity相等，当读数据时，limit代表buffer中有效数据的长度。
position
读/写操作的当前下标。当使用buffer的相对位置进行读/写操作时，读/写会从这个下标进行，并在操作完成后，buffer会更新下标的值。
mark
一个临时存放的位置下标。调用mark()会将mark设为当前的position的值，以后调用reset()会将position属性设置为mark的值。mark的值总是小于等于position的值，如果将position的值设的比mark小，当前的mark值会被抛弃掉。

这些属性总是满足以下条件：
0 <= mark <= position <= limit <= capacity

limit和position的值除了通过limit()和position()函数来设置，也可以通过下面这些函数来改变：

Buffer clear()
把position设为0，把limit设为capacity，一般在把数据写入Buffer前调用。
Buffer flip()
把limit设为当前position，把position设为0，一般在从Buffer读出数据前调用。
Buffer rewind()
把position设为0，limit不变，一般在把数据重写入Buffer前调用。

Buffer对象有可能是只读的，这时，任何对该对象的写操作都会触发一个ReadOnlyBufferException。isReadOnly()方法可以用来判断一个Buffer是否只读。

ByteBuffer
在Buffer的子类中，ByteBuffer是一个地位较为特殊的类，因为在java.io.channels中定义的各种channel的IO操作基本上都是围绕ByteBuffer展开的。

ByteBuffer定义了4个static方法来做创建工作：

ByteBuffer allocate(int capacity)
创建一个指定capacity的ByteBuffer。
ByteBuffer allocateDirect(int capacity)
创建一个direct的ByteBuffer，这样的ByteBuffer在参与IO操作时性能会更好（很有可能是在底层的实现使用了DMA技术），相应的，创建和回收direct的ByteBuffer的代价也会高一些。isDirect()方法可以检查一个buffer是否是direct的。
ByteBuffer wrap(byte [] array)
ByteBuffer wrap(byte [] array, int offset, int length)
把一个byte数组或byte数组的一部分包装成ByteBuffer。

ByteBuffer定义了一系列get和put操作来从中读写byte数据，如下面几个：

byte get()
ByteBuffer get(byte [] dst)
byte get(int index)

ByteBuffer put(byte b)
ByteBuffer put(byte [] src)
ByteBuffer put(int index, byte b)

这些操作可分为绝对定位和相对定为两种，相对定位的读写操作依靠position来定位Buffer中的位置，并在操作完成后会更新position的值。
在其它类型的buffer中，也定义了相同的函数来读写数据，唯一不同的就是一些参数和返回值的类型。

除了读写byte类型数据的函数，ByteBuffer的一个特别之处是它还定义了读写其它primitive数据的方法，如：

int getInt()
       从ByteBuffer中读出一个int值。
ByteBuffer putInt(int value)
       写入一个int值到ByteBuffer中。

读写其它类型的数据牵涉到字节序问题，ByteBuffer会按其字节序（大字节序或小字节序）写入或读出一个其它类型的数据（int,long…）。字节序可以用order方法来取得和设置：

ByteOrder order()
       返回ByteBuffer的字节序。
ByteBuffer order(ByteOrder bo)
       设置ByteBuffer的字节序。

ByteBuffer另一个特别的地方是可以在它的基础上得到其它类型的buffer。如：

CharBuffer asCharBuffer()
为当前的ByteBuffer创建一个CharBuffer的视图。在该视图buffer中的读写操作会按照ByteBuffer的字节序作用到ByteBuffer中的数据上。

用这类方法创建出来的buffer会从ByteBuffer的position位置开始到limit位置结束，可以看作是这段数据的视图。视图buffer的readOnly属性和direct属性与ByteBuffer的一致，而且也只有通过这种方法，才可以得到其他数据类型的direct buffer。

ByteOrder
用来表示ByteBuffer字节序的类，可将其看成java中的enum类型。主要定义了下面几个static方法和属性：

ByteOrder BIG_ENDIAN
       代表大字节序的ByteOrder。
ByteOrder LITTLE_ENDIAN
       代表小字节序的ByteOrder。
ByteOrder nativeOrder()
       返回当前硬件平台的字节序。

MappedByteBuffer
ByteBuffer的子类，是文件内容在内存中的映射。这个类的实例需要通过FileChannel的map()方法来创建。


接下来看看一个使用ByteBuffer的例子，这个例子从标准输入不停地读入字符，当读满一行后，将收集的字符写到标准输出：
    public static void main(String [] args)
       throws IOException
    {
       // 创建一个capacity为256的ByteBuffer
       ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(256);
       while (true) {
           // 从标准输入流读入一个字符
           int c = System.in.read();
           // 当读到输入流结束时，退出循环
           if (c == -1)
              break;
         
           // 把读入的字符写入ByteBuffer中
           buf.put((byte) c);
           // 当读完一行时，输出收集的字符
           if (c == '\n') {
              // 调用flip()使limit变为当前的position的值,position变为0,
              // 为接下来从ByteBuffer读取做准备
              buf.flip();
              // 构建一个byte数组
              byte [] content = new byte[buf.limit()];
              // 从ByteBuffer中读取数据到byte数组中
              buf.get(content);
              // 把byte数组的内容写到标准输出
              System.out.print(new String(content));
              // 调用clear()使position变为0,limit变为capacity的值，
              // 为接下来写入数据到ByteBuffer中做准备
              buf.clear();
           }
       }
    }


Package java.nio.channels
这个包定义了Channel的概念，Channel表现了一个可以进行IO操作的通道（比如，通过FileChannel，我们可以对文件进行读写操作）。java.nio.channels包含了文件系统和网络通讯相关的channel类。这个包通过Selector和SelectableChannel这两个类，还定义了一个进行异步（non-blocking）IO操作的API，这对需要高性能IO的应用非常重要。

下面这张UML类图描述了java.nio.channels中interface的关系：



Channel
Channel表现了一个可以进行IO操作的通道，该interface定义了以下方法：

boolean isOpen()
       该Channel是否是打开的。
void close()
       关闭这个Channel，相关的资源会被释放。

ReadableByteChannel
定义了一个可从中读取byte数据的channel interface。

int read(ByteBuffer dst)
从channel中读取byte数据并写到ByteBuffer中。返回读取的byte数。

WritableByteChannel
定义了一个可向其写byte数据的channel interface。

int write(ByteBuffer src)
       从ByteBuffer中读取byte数据并写到channel中。返回写出的byte数。

ByteChannel
ByteChannel并没有定义新的方法，它的作用只是把ReadableByteChannel和WritableByteChannel合并在一起。

ScatteringByteChannel
继承了ReadableByteChannel并提供了同时往几个ByteBuffer中写数据的能力。

GatheringByteChannel
继承了WritableByteChannel并提供了同时从几个ByteBuffer中读数据的能力。

InterruptibleChannel
用来表现一个可以被异步关闭的Channel。这表现在两方面：
1．    当一个InterruptibleChannel的close()方法被调用时，其它block在这个InterruptibleChannel的IO操作上的线程会接收到一个AsynchronousCloseException。
2．    当一个线程block在InterruptibleChannel的IO操作上时，另一个线程调用该线程的interrupt()方法会导致channel被关闭，该线程收到一个ClosedByInterruptException，同时线程的interrupt状态会被设置。


接下来的这张UML类图描述了java.nio.channels中类的关系：



异步IO
异步IO的支持可以算是NIO API中最重要的功能，异步IO允许应用程序同时监控多个channel以提高性能，这一功能是通过Selector，SelectableChannel和SelectionKey这3个类来实现的。

SelectableChannel代表了可以支持异步IO操作的channel，可以将其注册在Selector上，这种注册的关系由SelectionKey这个类来表现（见UML图）。Selector这个类通过select()函数，给应用程序提供了一个可以同时监控多个IO channel的方法：

应用程序通过调用select()函数，让Selector监控注册在其上的多个SelectableChannel，当有channel的IO操作可以进行时，select()方法就会返回以让应用程序检查channel的状态，并作相应的处理。

下面是JDK 1.4中异步IO的一个例子，这段code使用了异步IO实现了一个time server：
    private static void acceptConnections(int port) throws Exception {
       // 打开一个Selector
       Selector acceptSelector =
           SelectorProvider.provider().openSelector();

       // 创建一个ServerSocketChannel，这是一个SelectableChannel的子类
       ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
       // 将其设为non-blocking状态，这样才能进行异步IO操作
       ssc.configureBlocking(false);

       // 给ServerSocketChannel对应的socket绑定IP和端口
       InetAddress lh = InetAddress.getLocalHost();
       InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(lh, port);
       ssc.socket().bind(isa);

       // 将ServerSocketChannel注册到Selector上，返回对应的SelectionKey
       SelectionKey acceptKey =
           ssc.register(acceptSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

       int keysAdded = 0;

       // 用select()函数来监控注册在Selector上的SelectableChannel
       // 返回值代表了有多少channel可以进行IO操作 (ready for IO)
       while ((keysAdded = acceptSelector.select()) > 0) {
           // selectedKeys()返回一个SelectionKey的集合，
           // 其中每个SelectionKey代表了一个可以进行IO操作的channel。
           // 一个ServerSocketChannel可以进行IO操作意味着有新的TCP连接连入了
           Set readyKeys = acceptSelector.selectedKeys();
           Iterator i = readyKeys.iterator();

           while (i.hasNext()) {
              SelectionKey sk = (SelectionKey) i.next();
              // 需要将处理过的key从selectedKeys这个集合中删除
              i.remove();
              // 从SelectionKey得到对应的channel
              ServerSocketChannel nextReady =
                  (ServerSocketChannel) sk.channel();
              // 接受新的TCP连接
              Socket s = nextReady.accept().socket();
              // 把当前的时间写到这个新的TCP连接中
              PrintWriter out =
                  new PrintWriter(s.getOutputStream(), true);
              Date now = new Date();
              out.println(now);
              // 关闭连接
              out.close();
           }
       }
    }
这是个纯粹用于演示的例子，因为只有一个ServerSocketChannel需要监控，所以其实并不真的需要使用到异步IO。不过正因为它的简单，可以很容易地看清楚异步IO是如何工作的。

SelectableChannel
这个抽象类是所有支持异步IO操作的channel（如DatagramChannel、SocketChannel）的父类。SelectableChannel可以注册到一个或多个Selector上以进行异步IO操作。

SelectableChannel可以是blocking和non-blocking模式（所有channel创建的时候都是blocking模式），只有non-blocking的SelectableChannel才可以参与异步IO操作。

SelectableChannel configureBlocking(boolean block)
       设置blocking模式。
boolean isBlocking()
       返回blocking模式。

通过register()方法，SelectableChannel可以注册到Selector上。

int validOps()
返回一个bit mask，表示这个channel上支持的IO操作。当前在SelectionKey中，用静态常量定义了4种IO操作的bit值：OP_ACCEPT，OP_CONNECT，OP_READ和OP_WRITE。
SelectionKey register(Selector sel, int ops)
将当前channel注册到一个Selector上并返回对应的SelectionKey。在这以后，通过调用Selector的select()函数就可以监控这个channel。ops这个参数是一个bit mask，代表了需要监控的IO操作。
SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att)
这个函数和上一个的意义一样，多出来的att参数会作为attachment被存放在返回的SelectionKey中，这在需要存放一些session state的时候非常有用。
boolean isRegistered()
       该channel是否已注册在一个或多个Selector上。

SelectableChannel还提供了得到对应SelectionKey的方法：

SelectionKey keyFor(Selector sel)
返回该channe在Selector上的注册关系所对应的SelectionKey。若无注册关系，返回null。

Selector
Selector可以同时监控多个SelectableChannel的IO状况，是异步IO的核心。

Selector open()
       Selector的一个静态方法，用于创建实例。

在一个Selector中，有3个SelectionKey的集合：
1． key set代表了所有注册在这个Selector上的channel，这个集合可以通过keys()方法拿到。
2． Selected-key set代表了所有通过select()方法监测到可以进行IO操作的channel，这个集合可以通过selectedKeys()拿到。
3． Cancelled-key set代表了已经cancel了注册关系的channel，在下一个select()操作中，这些channel对应的SelectionKey会从key set和cancelled-key set中移走。这个集合无法直接访问。

以下是select()相关方法的说明：

int select()
监控所有注册的channel，当其中有注册的IO操作可以进行时，该函数返回，并将对应的SelectionKey加入selected-key set。
int select(long timeout)
       可以设置超时的select()操作。
int selectNow()
       进行一个立即返回的select()操作。
Selector wakeup()
       使一个还未返回的select()操作立刻返回。

SelectionKey
代表了Selector和SelectableChannel的注册关系。

Selector定义了4个静态常量来表示4种IO操作，这些常量可以进行位操作组合成一个bit mask。

int OP_ACCEPT
有新的网络连接可以accept，ServerSocketChannel支持这一异步IO。
int OP_CONNECT
       代表连接已经建立（或出错），SocketChannel支持这一异步IO。
int OP_READ
int OP_WRITE
       代表了读、写操作。

以下是其主要方法：

Object attachment()
返回SelectionKey的attachment，attachment可以在注册channel的时候指定。
Object attach(Object ob)
       设置SelectionKey的attachment。
SelectableChannel channel()
       返回该SelectionKey对应的channel。
Selector selector()
       返回该SelectionKey对应的Selector。
void cancel()
       cancel这个SelectionKey所对应的注册关系。
int interestOps()
       返回代表需要Selector监控的IO操作的bit mask。
SelectionKey interestOps(int ops)
       设置interestOps。
int readyOps()
       返回一个bit mask，代表在相应channel上可以进行的IO操作。

ServerSocketChannel
支持异步操作，对应于java.net.ServerSocket这个类，提供了TCP协议IO接口，支持OP_ACCEPT操作。

ServerSocket socket()
       返回对应的ServerSocket对象。
SocketChannel accept()
       接受一个连接，返回代表这个连接的SocketChannel对象。

SocketChannel
支持异步操作，对应于java.net.Socket这个类，提供了TCP协议IO接口，支持OP_CONNECT，OP_READ和OP_WRITE操作。这个类还实现了ByteChannel，ScatteringByteChannel和GatheringByteChannel接口。
DatagramChannel和这个类比较相似，其对应于java.net.DatagramSocket，提供了UDP协议IO接口。

Socket socket()
       返回对应的Socket对象。
boolean connect(SocketAddress remote)
boolean finishConnect()
connect()进行一个连接操作。如果当前SocketChannel是blocking模式，这个函数会等到连接操作完成或错误发生才返回。如果当前SocketChannel是non-blocking模式，函数在连接能立刻被建立时返回true，否则函数返回false，应用程序需要在以后用finishConnect()方法来完成连接操作。

Pipe
包含了一个读和一个写的channel(Pipe.SourceChannel和Pipe.SinkChannel)，这对channel可以用于进程中的通讯。

FileChannel
用于对文件的读、写、映射、锁定等操作。和映射操作相关的类有FileChannel.MapMode，和锁定操作相关的类有FileLock。值得注意的是FileChannel并不支持异步操作。

Channels
这个类提供了一系列static方法来支持stream类和channel类之间的互操作。这些方法可以将channel类包装为stream类，比如，将ReadableByteChannel包装为InputStream或Reader；也可以将stream类包装为channel类，比如，将OutputStream包装为WritableByteChannel。


Package java.nio.charset
这个包定义了Charset及相应的encoder和decoder。下面这张UML类图描述了这个包中类的关系，可以将其中Charset，CharsetDecoder和CharsetEncoder理解成一个Abstract Factory模式的实现：



Charset
代表了一个字符集，同时提供了factory method来构建相应的CharsetDecoder和CharsetEncoder。

Charset提供了以下static的方法：

SortedMap availableCharsets()
       返回当前系统支持的所有Charset对象，用charset的名字作为set的key。
boolean isSupported(String charsetName)
       判断该名字对应的字符集是否被当前系统支持。
Charset forName(String charsetName)
       返回该名字对应的Charset对象。

Charset中比较重要的方法有：

String name()
       返回该字符集的规范名。
Set aliases()
       返回该字符集的所有别名。
CharsetDecoder newDecoder()
       创建一个对应于这个Charset的decoder。
CharsetEncoder newEncoder()
       创建一个对应于这个Charset的encoder。

CharsetDecoder
将按某种字符集编码的字节流解码为unicode字符数据的引擎。

CharsetDecoder的输入是ByteBuffer，输出是CharBuffer。进行decode操作时一般按如下步骤进行：

1． 调用CharsetDecoder的reset()方法。（第一次使用时可不调用）
2． 调用decode()方法0到n次，将endOfInput参数设为false，告诉decoder有可能还有新的数据送入。
3． 调用decode()方法最后一次，将endOfInput参数设为true，告诉decoder所有数据都已经送入。
4． 调用decoder的flush()方法。让decoder有机会把一些内部状态写到输出的CharBuffer中。

CharsetDecoder reset()
       重置decoder，并清除decoder中的一些内部状态。
CoderResult decode(ByteBuffer in, CharBuffer out, boolean endOfInput)
从ByteBuffer类型的输入中decode尽可能多的字节，并将结果写到CharBuffer类型的输出中。根据decode的结果，可能返回3种CoderResult：CoderResult.UNDERFLOW表示已经没有输入可以decode；CoderResult.OVERFLOW表示输出已满；其它的CoderResult表示decode过程中有错误发生。根据返回的结果，应用程序可以采取相应的措施，比如，增加输入，清除输出等等，然后再次调用decode()方法。
CoderResult flush(CharBuffer out)
有些decoder会在decode的过程中保留一些内部状态，调用这个方法让这些decoder有机会将这些内部状态写到输出的CharBuffer中。调用成功返回CoderResult.UNDERFLOW。如果输出的空间不够，该函数返回CoderResult.OVERFLOW，这时应用程序应该扩大输出CharBuffer的空间，然后再次调用该方法。
CharBuffer decode(ByteBuffer in)
一个便捷的方法把ByteBuffer中的内容decode到一个新创建的CharBuffer中。在这个方法中包括了前面提到的4个步骤，所以不能和前3个函数一起使用。

decode过程中的错误有两种：malformed-input CoderResult表示输入中数据有误；unmappable-character CoderResult表示输入中有数据无法被解码成unicode的字符。如何处理decode过程中的错误取决于decoder的设置。对于这两种错误，decoder可以通过CodingErrorAction设置成：
1． 忽略错误
2． 报告错误。（这会导致错误发生时，decode()方法返回一个表示该错误的CoderResult。）
3． 替换错误，用decoder中的替换字串替换掉有错误的部分。

CodingErrorAction malformedInputAction()
       返回malformed-input的出错处理。
CharsetDecoder onMalformedInput(CodingErrorAction newAction)
       设置malformed-input的出错处理。
CodingErrorAction unmappableCharacterAction()
       返回unmappable-character的出错处理。
CharsetDecoder onUnmappableCharacter(CodingErrorAction newAction)
       设置unmappable-character的出错处理。
String replacement()
       返回decoder的替换字串。
CharsetDecoder replaceWith(String newReplacement)
       设置decoder的替换字串。

CharsetEncoder
将unicode字符数据编码为特定字符集的字节流的引擎。其接口和CharsetDecoder相类似。

CoderResult
描述encode/decode操作结果的类。

CodeResult包含两个static成员：

CoderResult OVERFLOW
       表示输出已满
CoderResult UNDERFLOW
       表示输入已无数据可用。

其主要的成员函数有：

boolean isError()
boolean isMalformed()
boolean isUnmappable()
boolean isOverflow()
boolean isUnderflow()
       用于判断该CoderResult描述的错误。

int length()
       返回错误的长度，比如，无法被转换成unicode的字节长度。
void throwException()
       抛出一个和这个CoderResult相对应的exception。

CodingErrorAction
表示encoder/decoder中错误处理方法的类。可将其看成一个enum类型。有以下static属性：

CodingErrorAction IGNORE
       忽略错误。
CodingErrorAction REPLACE
       用替换字串替换有错误的部分。
CodingErrorAction REPORT
报告错误，对于不同的函数，有可能是返回一个和错误有关的CoderResult，也有可能是抛出一个CharacterCodingException。


参考文献
David Flanagan – Java in a Nutshell


作者：DaiJiaLin                      
mailto:[e-mail]
http://blog.csdn.net/DaiJiaLin

4 楼 liudaoru 2010-06-19  

From：http://www.iteye.com/topic/40489

使用Java NIO编写高性能的服务器

3 楼 liudaoru 2010-06-19  

http://blog.csdn.net/haoel/archive/2008/03/27/2224055.aspx

Java NIO类库Selector机制解析（上）

一、  前言

自从J2SE 1.4版本以来，JDK发布了全新的I/O类库，简称NIO，其不但引入了全新的高效的I/O机制，同时，也引入了多路复用的异步模式。NIO的包中主要包含了这样几种抽象数据类型：

Buffer：包含数据且用于读写的线形表结构。其中还提供了一个特殊类用于内存映射文件的I/O操作。
Charset：它提供Unicode字符串影射到字节序列以及逆映射的操作。
Channels：包含socket，file和pipe三种管道，都是全双工的通道。
Selector：多个异步I/O操作集中到一个或多个线程中（可以被看成是Unix中select()函数的面向对象版本）。

我的大学同学赵锟在使用NIO类库书写相关网络程序的时候，发现了一些Java异常RuntimeException，异常的报错信息让他开始了对NIO的Selector进行了一些调查。当赵锟对我共享了Selector的一些底层机制的猜想和调查时候，我们觉得这是一件很有意思的事情，于是在伙同赵锟进行过一系列的调查后，我俩发现了很多有趣的事情，于是导致了这篇文章的产生。这也是为什么本文的作者署名为我们两人的原因。

先要说明的一点是，赵锟和我本质上都是出身于Unix/Linux/C/C++的开发人员，对于Java，这并不是我们的长处，这篇文章本质上出于对Java的Selector的好奇，因为从表面上来看Selector似乎做到了一些让我们这些C/C++出身的人比较惊奇的事情。

下面让我来为你讲述一下这段故事。

二、  故事开始 : 让C++程序员写Java程序!

没有严重内存问题，大量丰富的SDK类库，超容易的跨平台，除了在性能上有些微辞，C++出身的程序员从来都不会觉得Java是一件很困难的事情。当然，对于长期习惯于使用操作系统API（系统调用System Call）的C/C++程序来说，面对Java中的比较“另类”地操作系统资源的方法可能会略感困惑，但万变不离其宗，只需要对面向对象的设计模式有一定的了解，用不了多长时间，Java的SDK类库也能玩得随心所欲。

在使用Java进行相关网络程序的的设计时，出身C/C++的人，首先想到的框架就是多路复用，想到多路复用，Unix/Linux下马上就能让从想到select, poll, epoll系统调用。于是，在看到Java的NIO中的Selector类时必然会倍感亲切。稍加查阅一下SDK手册以及相关例程，不一会儿，一个多路复用的框架便呈现出来，随手做个单元测试，没啥问题，一切和C/C++照旧。然后告诉兄弟们，框架搞定，以后咱们就在Windows上开发及单元测试，完成后到运行环境Unix上集成测试。心中并暗自念到，跨平台就好啊，开发活动都可以跨平台了。

然而，好景不长，随着代码越来越多，逻辑越来越复杂。好好的框架居然在Windows上单元测试运行开始出现异常，看着Java运行异常出错的函数栈，异常居然由Selector.open()抛出，错误信息居然是Unable to establish loopback connection。

“Selector.open()居然报loopback connection错误，凭什么？不应该啊？open的时候又没有什么loopback的socket连接，怎么会报这个错？”

长期使用C/C++的程序当然会对操作系统的调用非常熟悉，虽然Java的虚拟机搞的什么系统调用都不见了，但C/C++的程序员必然要比Java程序敏感许多。

三、  开始调查 : 怎么Java这么“傻”!

于是，C/C++的老鸟从SystemInternals上下载Process Explorer来查看一下究竟是什么个Loopback Connection。 果然，打开java运行进程，发现有一些自己连接自己的localhost的TCP/IP链接。于是另一个问题又出现了，

“凭什么啊？为什么会有自己和自己的连接？我程序里没有自己连接自己啊，怎么可能会有这样的链接啊？而自己连接自己的端口号居然是些奇怪的端口。”

问题变得越来越蹊跷了。难道这都是Selector.open()在做怪？难道Selector.open()要创建一个自己连接自己的链接？写个程序看看：

import java.nio.channels.Selector;
import java.lang.RuntimeException;
import java.lang.Thread;
public class TestSelector {
    private static final int MAXSIZE=5;
    public static final void main( String argc[] ) {
        Selector [] sels = new Selector[ MAXSIZE];

            try{
                for( int i = 0 ;i< MAXSIZE ;++i ) {
                    sels[i] = Selector.open();
                    //sels[i].close();
                }
                Thread.sleep(30000);
            }catch( Exception ex ){
                throw new RuntimeException( ex );
            }
    }
}

这个程序什么也没有，就是做5次Selector.open()，然后休息30秒，以便我使用Process Explorer工具来查看进程。程序编译没有问题，运行起来，在Process Explorer中看到下面的对话框：（居然有10个连接，从连接端口我们可以知道，互相连接， 如：第一个连第二个，第二个又连第一个）




不由得赞叹我们的Java啊，先不说这是不是一件愚蠢的事。至少可以肯定的是，Java在消耗宝贵的系统资源方面，已经可以赶的上某些蠕虫病毒了。

如果不信，不妨把上面程序中的那个MAXSIZE的值改成65535试试，不一会你就会发现你的程序有这样的错误了：（在我的XP机器上大约运行到2000个Selector.open() 左右）

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: java.io.IOException: Unable to establish loopback connection
        at Test.main(Test.java:18)
Caused by: java.io.IOException: Unable to establish loopback connection
        at sun.nio.ch.PipeImpl$Initializer.run(Unknown Source)
        at java.security.AccessController.doPrivileged(Native Method)
        at sun.nio.ch.PipeImpl.<init>(Unknown Source)
        at sun.nio.ch.SelectorProviderImpl.openPipe(Unknown Source)
        at java.nio.channels.Pipe.open(Unknown Source)
        at sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl.<init>(Unknown Source)
        at sun.nio.ch.WindowsSelectorProvider.openSelector(Unknown Source)
        at java.nio.channels.Selector.open(Unknown Source)
        at Test.main(Test.java:15)
Caused by: java.net.SocketException: No buffer space available (maximum connections reached?): connect
        at sun.nio.ch.Net.connect(Native Method)
        at sun.nio.ch.SocketChannelImpl.connect(Unknown Source)
        at java.nio.channels.SocketChannel.open(Unknown Source)
        ... 9 more


四、  继续调查 : 如此跨平台

当然，没人像我们这么变态写出那么多的Selector.open()，但这正好可以让我们来明白Java背着大家在干什么事。上面的那些“愚蠢连接”是在Windows平台上，如果不出意外，Unix/Linux下应该也差不多吧。

于是我们把上面的程序放在Linux下跑了跑。使用netstat 命令，并没有看到自己和自己的Socket连接。貌似在Linux上使用了和Windows不一样的机制？！

如果在Linux上不建自己和自己的TCP连接的话，那么文件描述符和端口都会被省下来了，是不是也就是说我们调用65535个Selector.open()的话，应该不会出现异常了。

可惜，在实现运行过程序当中，还是一样报错：（大约在400个Selector.open()左右，还不如Windows）

Exception in thread "main" java.lang.RuntimeException: java.io.IOException: Too many open files
        at Test1.main(Test1.java:19)
Caused by: java.io.IOException: Too many open files
        at sun.nio.ch.IOUtil.initPipe(Native Method)
        at sun.nio.ch.EPollSelectorImpl.<init>(EPollSelectorImpl.java:49)
        at sun.nio.ch.EPollSelectorProvider.openSelector(EPollSelectorProvider.java:18)
        at java.nio.channels.Selector.open(Selector.java:209)
        at Test1.main(Test1.java:15)

我们发现，这个异常错误是“Too many open files”，于是我想到了使用lsof命令来查看一下打开的文件。

看到了有一些pipe文件，一共5对，10个（当然，管道从来都是成对的）。如下图所示。



可见，Selector.open()在Linux下不用TCP连接，而是用pipe管道。看来，这个pipe管道也是自己给自己的。所以，我们可以得出下面的结论：

1）Windows下，Selector.open()会自己和自己建立两条TCP链接。不但消耗了两个TCP连接和端口，同时也消耗了文件描述符。
2）Linux下，Selector.open()会自己和自己建两条管道。同样消耗了两个系统的文件描述符。

估计，在Windows下，Sun的JVM之所以选择TCP连接，而不是Pipe，要么是因为性能的问题，要么是因为资源的问题。可能，Windows下的管道的性能要慢于TCP链接，也有可能是Windows下的管道所消耗的资源会比TCP链接多。这些实现的细节还有待于更为深层次的挖掘。

但我们至少可以了解，原来Java的Selector在不同平台上的机制。

2 楼 liudaoru 2010-06-17  

From：http://11lingxian.iteye.com/blog/236062

NIO的使用
导读
J2SE1.4以上版本中发布了全新的I/O类库。本文将通过一些实例来简单介绍NIO库提供的一些新特性：非阻塞I/O，字符转换，缓冲以及通道。
一. 介绍NIO
NIO包（java.nio.*）引入了四个关键的抽象数据类型，它们共同解决传统的I/O类中的一些问题。
1． Buffer：它是包含数据且用于读写的线形表结构。其中还提供了一个特殊类用于内存映射文件的I/O操作。
2． Charset：它提供Unicode字符串影射到字节序列以及逆影射的操作。
3． Channels：包含socket，file和pipe三种管道，它实际上是双向交流的通道。
4． Selector：它将多元异步I/O操作集中到一个或多个线程中（它可以被看成是Unix中select（）函数或Win32中WaitForSingleEvent（）函数的面向对象版本）。
二. 回顾传统
在介绍NIO之前，有必要了解传统的I/O操作的方式。以网络应用为例，传统方式需要监听一个ServerSocket，接受请求的连接为其提供服务（服务通常包括了处理请求并发送响应）图一是服务器的生命周期图，其中标有粗黑线条的部分表明会发生I/O阻塞。
 
   图一
可以分析创建服务器的每个具体步骤。
Java代码
//首先创建ServerSocket 
ServerSocket server=new ServerSocket（10000）； 
//然后接受新的连接请求 
Socket newConnection=server.accept（）； 
//对于accept方法的调用将造成阻塞，直到ServerSocket接受到一个连接请求为止。一旦连接请求被接受，//服务器可以读客户socket中的请求。 
InputStream in = newConnection.getInputStream(); 
InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in); 
BufferedReader buffer = new BufferedReader(reader); 
Request request = new Request(); 
while(!request.isComplete()) { 
  String line = buffer.readLine(); 
  request.addLine(line); 
} 


这 样的操作有两个问题，首先BufferedReader类的readLine（）方法在其缓冲区未满时会造成线程阻塞，只有一定数据填满了缓冲区或者客户 关闭了套接字，方法才会返回。其次，它回产生大量的垃圾，BufferedReader创建了缓冲区来从客户套接字读入数据，但是同样创建了一些字符串存 储这些数据。虽然BufferedReader内部提供了StringBuffer处理这一问题，但是所有的String很快变成了垃圾需要回收。
同样的问题在发送响应代码中也存在
Java代码
Response response = request.generateResponse(); 
OutputStream out = newConnection.getOutputStream(); 
InputStream in = response.getInputStream()； 
int ch； 
while(-1 != (ch = in.read())) { 
  out.write(ch); 
} 
newConnection.close(); 


类似的，读写操作被阻塞而且向流中一次写入一个字符会造成效率低下，所以应该使用缓冲区，但是一旦使用缓冲，流又会产生更多的垃圾。
传统的解决方法
通常在Java中处理阻塞I/O要用到线程（大量的线程）。一般是实现一个线程池用来处理请求，如图二
  
       图二
线程使得服务器可以处理多个连接，但是它们也同样引发了许多问题。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些CPU时间，耗费很大，而且很多时间是浪费在阻塞的I/O操作上，没有有效的利用CPU。
三. 新I/O
1． Buffer
传统的I/O不断的浪费对象资源（通常是String）。新I/O通过使用Buffer读写数据避免了资源浪费。Buffer对象是线性的，有序的数据集合，它根据其类别只包含唯一的数据类型。
Java代码
java.nio.Buffer //类描述  
java.nio.ByteBuffer //包含字节类型。 可以从ReadableByteChannel中读在    WritableByteChannel中写  
java.nio.MappedByteBuffer //包含字节类型，直接在内存某一区域映射  
java.nio.CharBuffer //包含字符类型，不能写入通道  
java.nio.DoubleBuffer //包含double类型，不能写入通道  
java.nio.FloatBuffer //包含float类型  
java.nio.IntBuffer //包含int类型  
java.nio.LongBuffer //包含long类型  
java.nio.ShortBuffer //包含short类型  


可 以通过调用allocate(int capacity)方法或者allocateDirect(int capacity)方法分配一个Buffer。特别的，你可以创建MappedBytesBuffer通过调用FileChannel.map(int mode,long position,int size)。直接（direct）buffer在内存中分配一段连续的块并使用本地访问方法读写数据。非直接(nondirect)buffer通过使用 Java中的数组访问代码读写数据。有时候必须使用非直接缓冲例如使用任何的wrap方法（如ByteBuffer.wrap(byte[])）在 Java数组基础上创建buffer。
2． 字符编码
向ByteBuffer中存放数据涉及到两个问题：字节的顺序和字符转换。ByteBuffer内部通过ByteOrder类处理了字节顺序问题，但是并没有处理字符转换。事实上，ByteBuffer没有提供方法读写String。
Java.nio.charset.Charset处理了字符转换问题。它通过构造CharsetEncoder和CharsetDecoder将字符序列转换成字节和逆转换。
3． 通道(Channel)
你可能注意到现有的java.io类中没有一个能够读写Buffer类型，所以NIO中提供了Channel类来读写Buffer。通道可以认为是一种连接，可以是到特定设备，程序或者是网络的连接。通道的类等级结构图如下
 
    图三
图中ReadableByteChannel和WritableByteChannel分别用于读写。
GatheringByteChannel可以从使用一次将多个Buffer中的数据写入通道，相反的，ScatteringByteChannel则可以一次将数据从通道读入多个Buffer中。你还可以设置通道使其为阻塞或非阻塞I/O操作服务。
为了使通道能够同传统I/O类相容，Channel类提供了静态方法创建Stream或Reader
4． Selector
在 过去的阻塞I/O中，我们一般知道什么时候可以向stream中读或写，因为方法调用直到stream准备好时返回。但是使用非阻塞通道，我们需要一些方 法来知道什么时候通道准备好了。在NIO包中，设计Selector就是为了这个目的。SelectableChannel可以注册特定的事件，而不是在 事件发生时通知应用，通道跟踪事件。然后，当应用调用Selector上的任意一个selection方法时，它查看注册了的通道看是否有任何感兴趣的事 件发生。图四是selector和两个已注册的通道的例子
 
        图四
并不是所有的通道都支持所有的操作。SelectionKey类定义了所有可能的操作位，将要用两次。首先，当应用调 用SelectableChannel.register(Selector sel,int op)方法注册通道时，它将所需操作作为第二个参数传递到方法中。然后，一旦SelectionKey被选中了，SelectionKey的 readyOps()方法返回所有通道支持操作的数位的和。SelectableChannel的validOps方法返回每个通道允许的操作。注册通道 不支持的操作将引发IllegalArgumentException异常。下表列出了SelectableChannel子类所支持的操作。
Java代码
ServerSocketChannel OP_ACCEPT  
SocketChannel OP_CONNECT, OP_READ, OP_WRITE  
DatagramChannel OP_READ, OP_WRITE  
Pipe.SourceChannel OP_READ  
Pipe.SinkChannel OP_WRITE  


四. 举例说明
1． 简单网页内容下载
这个例子非常简单，类SocketChannelReader使用SocketChannel来下载特定网页的HTML内容。
Java代码
package examples.nio; 
 
import java.nio.ByteBuffer; 
import java.nio.channels.SocketChannel; 
import java.nio.charset.Charset; 
import java.net.InetSocketAddress; 
import java.io.IOException; 
 
public class SocketChannelReader{ 
    
    private Charset charset=Charset.forName("UTF-8");//创建UTF-8字符集 
    private SocketChannel channel; 
 
    public void getHTMLContent(){ 
    try{ 
       connect(); 
       sendRequest(); 
       readResponse(); 
    }catch(IOException e){ 
       System.err.println(e.toString()); 
    }finally{ 
     if(channel!=null){ 
     try{ 
      channel.close(); 
  }catch(IOException e){} 
     } 
} 
    } 
    private void connect()throws IOException{//连接到CSDN 
InetSocketAddress socketAddress= 
     new InetSocketAddress("www.csdn.net",80); 
channel=SocketChannel.open(socketAddress); 
//使用工厂方法open创建一个channel并将它连接到指定地址上 
//相当与SocketChannel.open().connect(socketAddress);调用 
} 
 
private void sendRequest()throws IOException{ 
channel.write(charset.encode("GET " 
        +"/document" 
        +"\r\n\r\n"));//发送GET请求到CSDN的文档中心 
//使用channel.write方法，它需要CharByte类型的参数，使用 
//Charset.encode(String)方法转换字符串。 
    } 
 
    private void readResponse()throws IOException{//读取应答 
ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);//创建1024字节的缓冲 
while(channel.read(buffer)!=-1){ 
     buffer.flip();//flip方法在读缓冲区字节操作之前调用。 
     System.out.println(charset.decode(buffer)); 
//使用Charset.decode方法将字节转换为字符串 
     buffer.clear();//清空缓冲 
} 
    } 
 
    public static void main(String [] args){ 
new SocketChannelReader().getHTMLContent(); 
    } 


2． 简单的加法服务器和客户机
服务器代码
Java代码
package examples.nio; 
 
import java.nio.ByteBuffer; 
import java.nio.IntBuffer; 
import java.nio.channels.ServerSocketChannel; 
import java.nio.channels.SocketChannel; 
import java.net.InetSocketAddress; 
import java.io.IOException; 
 
/**
* SumServer.java
*
*
* Created: Thu Nov 06 11:41:52 2003
*
* @author starchu1981
* @version 1.0
*/ 
public class SumServer { 
 
    private ByteBuffer _buffer=ByteBuffer.allocate(8); 
    private IntBuffer _intBuffer=_buffer.asIntBuffer(); 
    private SocketChannel _clientChannel=null; 
    private ServerSocketChannel _serverChannel=null; 
 
    public void start(){ 
try{ 
     openChannel(); 
     waitForConnection(); 
}catch(IOException e){ 
     System.err.println(e.toString()); 
} 
    } 
 
    private void openChannel()throws IOException{ 
_serverChannel=ServerSocketChannel.open(); 
_serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(10000)); 
System.out.println("服务器通道已经打开"); 
    } 
 
    private void waitForConnection()throws IOException{ 
while(true){ 
     _clientChannel=_serverChannel.accept(); 
     if(_clientChannel!=null){ 
System.out.println("新的连接加入"); 
processRequest(); 
_clientChannel.close(); 
     } 
} 
    } 
 
    private void processRequest()throws IOException{ 
_buffer.clear(); 
_clientChannel.read(_buffer); 
int result=_intBuffer.get(0)+_intBuffer.get(1); 
_buffer.flip(); 
_buffer.clear(); 
_intBuffer.put(0,result); 
_clientChannel.write(_buffer); 
    } 
 
    public static void main(String [] args){ 
new SumServer().start(); 
    } 
} // SumServer 
客户代码 
package examples.nio; 
 
import java.nio.ByteBuffer; 
import java.nio.IntBuffer; 
import java.nio.channels.SocketChannel; 
import java.net.InetSocketAddress; 
import java.io.IOException; 
 
/**
* SumClient.java
*
*
* Created: Thu Nov 06 11:26:06 2003
*
* @author starchu1981
* @version 1.0
*/ 
public class SumClient { 
 
    private ByteBuffer _buffer=ByteBuffer.allocate(8); 
    private IntBuffer _intBuffer; 
    private SocketChannel _channel; 
 
    public SumClient() { 
      _intBuffer=_buffer.asIntBuffer(); 
    } // SumClient constructor 
    
    public int getSum(int first,int second){ 
int result=0; 
try{ 
     _channel=connect(); 
     sendSumRequest(first,second); 
     result=receiveResponse(); 
}catch(IOException e){System.err.println(e.toString()); 
}finally{ 
     if(_channel!=null){ 
  try{ 
      _channel.close(); 
  }catch(IOException e){} 
     } 
} 
return result; 
    } 
 
    private SocketChannel connect()throws IOException{ 
InetSocketAddress socketAddress= 
     new InetSocketAddress("localhost",10000); 
return SocketChannel.open(socketAddress); 
    } 
    
    private void sendSumRequest(int first,int second)throws IOException{ 
_buffer.clear(); 
_intBuffer.put(0,first); 
_intBuffer.put(1,second); 
_channel.write(_buffer); 
System.out.println("发送加法请求 "+first+"+"+second); 
    } 
    
    private int receiveResponse()throws IOException{ 
_buffer.clear(); 
_channel.read(_buffer); 
return _intBuffer.get(0); 
    } 
 
    public static void main(String [] args){ 
SumClient sumClient=new SumClient(); 
System.out.println("加法结果为 :"+sumClient.getSum(100,324)); 
    } 
} // SumClient 


3． 非阻塞的加法服务器
首先在openChannel方法中加入语句
_serverChannel.configureBlocking(false);//设置成为非阻塞模式
重写WaitForConnection方法的代码如下，使用非阻塞方式
Java代码
private void waitForConnection()throws IOException{ 
Selector acceptSelector = SelectorProvider.provider().openSelector();  
 
/*在服务器套接字上注册selector并设置为接受accept方法的通知。
这就告诉Selector，套接字想要在accept操作发生时被放在ready表
上，因此，允许多元非阻塞I/O发生。*/ 
SelectionKey acceptKey = ssc.register(acceptSelector, 
           SelectionKey.OP_ACCEPT); 
int keysAdded = 0; 
  
/*select方法在任何上面注册了的操作发生时返回*/ 
while ((keysAdded = acceptSelector.select()) > 0) { 
     // 某客户已经准备好可以进行I/O操作了，获取其ready键集合 
     Set readyKeys = acceptSelector.selectedKeys(); 
     Iterator i = readyKeys.iterator(); 
 
     // 遍历ready键集合，并处理加法请求 
     while (i.hasNext()) { 
  SelectionKey sk = (SelectionKey)i.next(); 
  i.remove(); 
  ServerSocketChannel nextReady = 
      (ServerSocketChannel)sk.channel(); 
  // 接受加法请求并处理它 
  _clientSocket = nextReady.accept().socket(); 
   processRequest(); 
   _clientSocket.close(); 
     } 
  } 
    } 


参考资料
1． <Master Merlin's new I/O classes>   From <http://www.javawordl.com/ >
2． J2SE1.4.2 API Specification From <http://java.sun.com/ >
3． <Working with SocketChannels> From <http://developer.java.sun.com/developer >
4.   NIO Examples From <http://java.sun.com/ >
http://java.sun.com/javase/6/docs/technotes/guides/io/example/index.html

1 楼 liudaoru 2010-05-21  

Java高级编程－网络编程祥解 （4）

From: http://tech.ccidnet.com/art/3737/20060824/879781_1.html

使用Java NIO提高服务端程序的性能

    在前面的章节里，我们讨论了Java NIO的基本概念，在这一节里，我们将结合具体的Java Socket编程，讨论使用NIO提高服务端程序的性能的问题。

    Java NIO增加了新的SocketChannel、ServerSocketChannel等类来提供对构建高性能的服务端程序的支持。 SocketChannel、ServerSocketChannel能够在非阻塞的模式下工作，它们都是selectable的类。在构建服务器或者中间件时，推荐使用Java NIO。

    在传统的网络编程中，我们通常使用一个专用线程（Thread）来处理一个Socket连接，通过使用NIO，一个或者很少几个Socket线程就可以处理成千上万个活动的Socket连接。

    通常情况下，通过ServerSocketChannel.open()获得一个ServerSocketChannel的实例，通过SocketChannel.open或者serverSocketChannel.accept()获得一个SocketChannel实例。要使ServerSocketChannel或者SocketChannel在非阻塞的模式下操作，可以调用
    serverSocketChannel.configureBlocking (false);
    或者
    socketChannel.configureBlocking (false);

    语句来达到目的。通常情况下，服务端可以使用非阻塞的ServerSocketChannel，这样，服务端的程序就可以更容易地同时处理多个socket线程。

    下面我们来看一个综合例子，这个例子使用了ServerSocketChannel、SocketChannel开发了一个非阻塞的、能处理多线程的Echo服务端程序，见示例12-14。
    【程序源代码】


1 // ==================== Program Discription =====================
2 // 程序名称：示例12-14 : SocketChannelDemo.java
3 // 程序目的：学习Java NIO#SocketChannel
4 // ==============================================================
5
6
7 import java.nio.ByteBuffer;
8 import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
9 import java.nio.channels.SocketChannel;
10 import java.nio.channels.Selector;
11 import java.nio.channels.SelectionKey;
12 import java.nio.channels.SelectableChannel;
13
14 import java.net.Socket;
15 import java.net.ServerSocket;
16 import java.net.InetSocketAddress;
17 import java.util.Iterator;
18
19 public class SocketChannelDemo

20
21 {
22 public static int PORT_NUMBER = 23;//监听端口
23 ServerSocketChannel serverChannel;
24 ServerSocket serverSocket ;
25 Selector selector ;
26 private ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect (1024);
27
28 public static void main (String [] args)
29 throws Exception
30 {
31 SocketChannelDemo server=new SocketChannelDemo();
32 server.init(args);
33 server.startWork();
34 }
35
36
37 public void init (String [] argv)throws Exception
38 {
39 int port = PORT_NUMBER;
40
41 if (argv.length > 0) {
42 port = Integer.parseInt (argv [0]);
43 }
44
45 System.out.println ("Listening on port " + port);
46
47 // 分配一个ServerSocketChannel
48 serverChannel = ServerSocketChannel.open();
49 // 从ServerSocketChannel里获得一个对应的Socket
50 serverSocket = serverChannel.socket();
51 // 生成一个Selector
52 selector = Selector.open();
53
54 // 把Socket绑定到端口上
55 serverSocket.bind (new InetSocketAddress (port));
56 //serverChannel为非bolck
57 serverChannel.configureBlocking (false);
58
59 // 通过Selector注册ServerSocetChannel
60 serverChannel.register (selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
61
62 }
63
64     public void startWork()throws Exception

65
66     {
67     while (true) {
68
69 int n = selector.select();//获得IO准备就绪的channel数量
70
71 if (n == 0) {
72 continue; // 没有channel准备就绪，继续执行
73 }
74
75 // 用一个iterator返回Selector的selectedkeys
76 Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();
77
78 // 处理每一个SelectionKey
79 while (it.hasNext()) {
80 SelectionKey key = (SelectionKey) it.next();
81
82 // 判断是否有新的连接到达
83 if (key.isAcceptable()) {
84　　　　　　　　　　　//返回SelectionKey的ServerSocketChannel
85 ServerSocketChannel server =
(ServerSocketChannel) key.channel();
86 SocketChannel channel = server.accept();
87
88 registerChannel (selector, channel,
89 SelectionKey.OP_READ);
90
91 doWork (channel);
92 }
93
94 // 判断是否有数据在此channel里需要读取
95 if (key.isReadable()) {
96   
97 processData (key);
98
99 }
100
101 //删除 selectedkeys
102 it.remove();
103 }
104 }
105 }
106 protected void registerChannel (Selector selector,
107 SelectableChannel channel, int ops)
108 throws Exception
109 {

110 if (channel == null) {
111 return;
112 }
113
114
115 channel.configureBlocking (false);
116
117 channel.register (selector, ops);
118 }
119
120     //处理接收的数据
121 protected void processData (SelectionKey key)
122 throws Exception
123 {
124
125
126 SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
127 int count;
128
129 buffer.clear(); // 清空buffer
130
131 // 读取所有的数据
132 while ((count = socketChannel.read (buffer)) > 0) {
133 buffer.flip();
134
135 // send the data, don′t assume it goes all at once
136 while (buffer.hasRemaining())
137 {
138 //如果收到回车键，则在返回的字符前增加[echo]$字样
139 if(buffer.get()==(char)13)
140 {
141 buffer.clear();
142 buffer.put("[echo]___FCKpd___0quot;.getBytes());
143 buffer.flip();
144
145 }
146 socketChannel.write (buffer);//在Socket里写数据
147 }
148
149 buffer.clear(); // 清空buffer
150 }
151
152 if (count < 0) {
153 // count<0，说明已经读取完毕
154 socketChannel.close();

155 }
156 }
157
158
159 private void doWork (SocketChannel channel)throws Exception
160 {
161 buffer.clear();
162 buffer.put ("
Hello,I am working,please input some thing,and i will echo to you!
[echo]
___FCKpd___0quot;.getBytes());
163 buffer.flip();
164 channel.write (buffer);
165 }
166
167 }


    使用：运行此程序，然后在控制台输入命令telnet localhost 23。

    【程序输出结果】如图12-1所示。






图12-1 输出结果


    【程序注解】
    关于程序的解释已经包含在程序里面了，在这里我们总结以下使用ServerSocket Channel开发服务端程序的过程：
    （1）分配一个ServerSocketChannel。
    （2）从ServerSocketChannel里获得一个对应的ServerSocket。
    （3）生成一个Selector实例。
    （4）把ServerSocket绑定到端口上。
    （5）设置ServerSocketChannel为非block模式（可选）。
    （6）在Selector里注册ServerSocetChannel。
    （7）用一个无限循环语句始终查看Selector里是否有IO准备就绪的channel。如果有，就执行对应的处理，如果没有，继续循环。

     小 结

    在本章我们主要介绍了Java中的网络编程。Java一开始就是一种网络编程语言，到后来才应用到各个方面，所以在Java中进行网络编程远比在C/C++中方便。

    我们介绍了几个在网络编程中很重要的类，如InetAddress、URL、URLConnection、Socket、 ServerSocket、DatagramSocket、DatagramPacket、MulticastSocket等。这些类包含了进行基本网络编程的所有内容。要熟练地应用这些类，关键还是要多多练习。

    基于套接字的编程基本上是客户/服务器模式，我们具体介绍了编写这种模式的步骤。在实例方面，我们给出了一个基于TCP的套接字客户/服务器程序，与此相对应，还给出了基于UDP的客户/服务器程序。两者的模式是很相似的，其实这也就是编写客户/服务器程序的一般模式。