一、IO

1. IO特点

1.代码执行时会存在两个阻塞点：

server.accept();     等待链接
inputStream.read(bytes);     等待输入

2.单线程情况下只能为一个客户端服务

3.用线程池可以有多个客户端连接，但是非常消耗性能

4.使用传统的I/O程序读取文件内容, 并写入到另一个文件(或Socket),会有较大的性能开销

2. 代码实现

import java.io.IOException;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class Hello {
    
    
    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        //创建socket服务,监听10101端口
        ServerSocket server=new ServerSocket(10101);
        System.out.println("服务器启动！");
        while(true){
    
    
            //获取一个套接字（阻塞）
            final Socket socket = server.accept();
            System.out.println("来个一个新客户端！");
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
    
    

                @Override
                public void run() {
    
    
                    //业务处理
                }
            });

        }
    }
}

二、NIO

1. NIO特点

1.NIO在单线程下可以同时为多个客户端服务

2.NIO技术省去了将操作系统的read buffer拷贝到程序的buffer, 以及从程序buffer拷贝到socket buffer的步骤, 直接将 read buffer 拷贝到 socket buffer. java 的 FileChannel.transferTo() 方法就是这样的实现, 这个实现是依赖于操作系统底层的sendFile()实现的.

2. 代码实现

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;

public class Hello {
    
    

    // 通道管理器
    private Selector selector;

    /**
     * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作
     *
     * @param port
     *            绑定的端口号
     * @throws IOException
     */
    public void initServer(int port) throws IOException {
    
    
        // 获得一个ServerSocket通道
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 设置通道为非阻塞
        serverChannel.configureBlocking(false);
        // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
        serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
        // 获得一个通道管理器
        this.selector = Selector.open();
        // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，
        // 当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
        serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    }

    /**
     * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理
     *
     * @throws IOException
     */
    public void listen() throws IOException {
    
    
        System.out.println("服务端启动成功！");
        // 轮询访问selector
        while (true) {
    
    
            // 当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞
            selector.select();
            // 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件
            Iterator<?> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
            while (ite.hasNext()) {
    
    
                SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
                // 删除已选的key,以防重复处理
                ite.remove();

                handler(key);
            }
        }
    }
    /**
     * 处理请求
     *
     * @param key
     * @throws IOException
     */
    public void handler(SelectionKey key) throws IOException {
    
    

        // 客户端请求连接事件
        if (key.isAcceptable()) {
    
    
            handlerAccept(key);
            // 获得了可读的事件
        } else if (key.isReadable()) {
    
    
            handelerRead(key);
        }
    }

    /**
     * 处理连接请求
     *
     * @param key
     * @throws IOException
     */
    public void handlerAccept(SelectionKey key) throws IOException {
    
    
        ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
        // 获得和客户端连接的通道
        SocketChannel channel = server.accept();
        // 设置成非阻塞
        channel.configureBlocking(false);

        // 在这里可以给客户端发送信息哦
        System.out.println("新的客户端连接");
        // 在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。
        channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
    }

    /**
     * 处理读的事件
     *
     * @param key
     * @throws IOException
     */
    public void handelerRead(SelectionKey key) throws IOException {
    
    
        // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
        // 创建读取的缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        int read = channel.read(buffer);
        if(read > 0){
    
    
            byte[] data = buffer.array();
            String msg = new String(data).trim();
            System.out.println("服务端收到信息：" + msg);

            //回写数据
            ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());
            channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
        }else{
    
    
            System.out.println("客户端关闭");
            key.cancel();
        }
    }


    public static void main(String[] args) throws IOException {
    
    
        Hello server = new Hello();
        server.initServer(8000);
        server.listen();
    }
}

三、Netty

Netty 是一个利用 Java 的高级网络的能力，隐藏其背后的复杂性而提供一个易于使用的 API 的客户端/服务器框架。

Netty是基于Java NIO的网络应用框架。

Netty是完全基于NIO实现的，所以整个Netty都是异步的。

1. 特点

并发高
Netty是一款基于NIO（Nonblocking I/O，非阻塞IO）开发的网络通信框架，对比于BIO（Blocking I/O，阻塞IO），他的并发性能得到了很大提高。
传输快
Netty的传输快其实也是依赖了NIO的一个特性——零拷贝。我们知道，Java的内存有堆内存、栈内存和字符串常量池等等，其中堆内存是占用内存空间最大的一块，也是Java对象存放的地方，一般我们的数据如果需要从IO读取到堆内存，中间需要经过Socket缓冲区，也就是说一个数据会被拷贝两次才能到达他的的终点，如果数据量大，就会造成不必要的资源浪费。
Netty针对这种情况，使用了NIO中的另一大特性——零拷贝，当他需要接收数据的时候，他会在堆内存之外开辟一块内存，数据就直接从IO读到了那块内存中去，在netty里面通过ByteBuf可以直接对这些数据进行直接操作，从而加快了传输速度。
封装好

2. HelloWorld案例

服务端：

MyServer

package hello;


import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.ChannelOption;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;

public class MyServer {
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
    
    
        //用于处理服务器端接受客户端连接的线程组
        NioEventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        //用于进行网络通讯（读写）的线程组
        NioEventLoopGroup workGroup = new NioEventLoopGroup();

        //创建辅助工具类，用于服务器通道的一系列的配置
        ServerBootstrap sb = new ServerBootstrap();
        sb.group(bossGroup,workGroup)//绑定两个线程组
                .channel(NioServerSocketChannel.class)//指定NIO的网络传输模式为TCP,UDP:NioDatagramChannel
                .option(ChannelOption.SO_BACKLOG,1024)//设置tcp缓冲
                .option(ChannelOption.SO_SNDBUF,32*1024)//设置发送缓冲大小
                .option(ChannelOption.SO_RCVBUF,32*1024)//设置接收缓冲大小
                .option(ChannelOption.SO_KEEPALIVE,true)//保持连接
                .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    
    
                    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
    
    
                        socketChannel.pipeline().addLast(new ServerHandler());//这里配置具体数据接收方法的处理
                    }
                });

        ChannelFuture cf1 = sb.bind(8787).sync();//异步的绑定指定的端口
        ChannelFuture cf2 = sb.bind(8686).sync();//netty可以绑定多个端口

        cf1.channel().closeFuture().sync();//等待关闭，相当于Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE)
        cf2.channel().closeFuture().sync();

        //关闭线程组
        bossGroup.shutdownGracefully();
        workGroup.shutdownGracefully();
    }
}

ServerHandler:

package hello;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;

public class ServerHandler extends ChannelHandlerAdapter {
    
    
    /**
     * 重写读数据时处理的方法
     * @param ctx
     * @param msg
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    
    

        ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;

        //声明字节数组，buf.readableBytes()返回的是buf缓冲中可读的字节数
        byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
        //将buf缓冲区中的字节读取到字节数组req中
        buf.readBytes(req);
        String body = new String(req, "utf-8");
        System.out.println("Server打印接收到的信息：" + body);
        String response = "Server返回给Client的响应信息：" + body;

        //1.ctx.writeAndFlush()方法相当于连续调用了write()和flush()方法，因为write()方法只是将buf写到了渠道的缓冲区中，flush()方法会将缓冲区中的数据传给客户端
        //2.这里Unpooled工具类的作用就是讲字节数组转成netty的ByteBuf对象
        //3.这里使用了writeAndFlush()方法会自动释放buf缓冲区所以不需要想ClientHandler中那样finally中手动释放buf缓冲区了
        //4.addListener()方法：当监听到服务器将数据写给客户端，并且确认客户端已经收到信息后，
        // 服务器端就会主动去关闭跟客户端的连接，因为客户端调用了cf1.channel().closeFuture().sync()方法，所以客户端这里的阻塞就会打开，继续向后执行代码
        ctx.writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer(response.getBytes()));
//                .addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);
    }

    /**
     * 重写读数据出现异常处理的方法
     * @param ctx
     * @param cause
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
    
    
        ctx.close();
    }

}

MyClient:

package hello;

import io.netty.bootstrap.Bootstrap;
import io.netty.buffer.Unpooled;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.ChannelInitializer;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioSocketChannel;

public class MyClient {
    
    
    public static void main(String[] args) throws Exception{
    
    

        NioEventLoopGroup group = new NioEventLoopGroup();//用于处理网络通信（读写）的线程组

        Bootstrap b = new Bootstrap();//创建客户端辅助类工具
        b.group(group)//绑定线程组
                .channel(NioSocketChannel.class)//设置通信渠道为TCP协议
                .handler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {
    
    
                    protected void initChannel(SocketChannel socketChannel) throws Exception {
    
    
                        socketChannel.pipeline().addLast(new ClientHandler());//这里配置具体数据接收方法的处理
                    }
                });

        /*与8787端口通讯*/
        ChannelFuture cf1 = b.connect("127.0.0.1", 8787).sync();//异步建立连接

        cf1.channel().write(Unpooled.copiedBuffer("hello world".getBytes()));//将“hello world”写到buf缓冲区
        cf1.channel().flush();//这里必须使用flush(),只用冲刷才能将buf缓冲区中的数据传给服务器端

        /*与8686端口通讯*/
        ChannelFuture cf2 = b.connect("127.0.0.1", 8686).sync();
        cf2.channel().writeAndFlush(Unpooled.copiedBuffer("hello netty".getBytes()));

        cf1.channel().closeFuture().sync();//等待关闭，相当于Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE)
        cf2.channel().closeFuture().sync();

        group.shutdownGracefully();//关闭线程组
    }
}

ClientHandler:

package hello;

import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ChannelHandlerAdapter;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.util.ReferenceCountUtil;

public class ClientHandler extends ChannelHandlerAdapter {
    
    
    /**
     * 重写读数据时处理的方法
     * @param ctx
     * @param msg
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws Exception {
    
    
        try {
    
    
            ByteBuf buf = (ByteBuf) msg;

            //声明字节数组，buf.readableBytes()返回的是buf缓冲中可读的字节数
            byte[] req = new byte[buf.readableBytes()];
            buf.readBytes(req);
            String body = new String(req, "utf-8");
            System.out.println("Client打印接收到的信息：" + body);

        }finally {
    
    
            ReferenceCountUtil.release(msg);//buf缓冲区使用完了，必须释放
        }

    }

    /**
     * 重写读数据出现异常处理的方法
     * @param ctx
     * @param cause
     * @throws Exception
     */
    @Override
    public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception {
    
    
        ctx.close();
    }
}