前言:
nio。为了能够正确地分析hadoop的rpc源码，我觉得很有必要先研究一下java nio的原理和具体实现。
这篇博客我主要从两个方向来分析java nio
目录：
一．java nio 和阻塞i/o的区别
1. 阻塞i/o通信模型
2. java nio原理及通信模型
二．java nio服务端和客户端代码实现
具体分析：
一．java nio 和阻塞i/o的区别
1. 阻塞i/o通信模型
假如现在你对阻塞i/o已有了一定了解，我们知道阻塞i/o在调用inputstream.read()方法时是阻塞的，它会一直等到数据到来时（或超时）才会返回；同样，在调用serversocket.accept()方法时，也会一直阻塞到有客户端连接才会返回，每个客户端连接过来后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。阻塞i/o的通信模型示意图如下：
如果你细细分析，一定会发现阻塞i/o存在一些缺点。根据阻塞i/o通信模型，我总结了它的两点缺点：
1. 当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些cpu时间
2. 阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。
在这种情况下非阻塞式i/o就有了它的应用前景。
2. java nio原理及通信模型
java nio是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新i/o”，也可以说成非阻塞式i/o。下面是java nio的工作原理：
1. 由一个专门的线程来处理所有的 io 事件，并负责分发。
2. 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
3. 线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。
阅读过一些资料之后，下面贴出我理解的java nio的工作原理图：
（注：每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。）
java nio的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 io 事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java nio采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向的流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：
事件名
对应值
服务端接收客户端连接事件
selectionkey.op_accept(16)
客户端连接服务端事件
selectionkey.op_connect(8)
读事件
selectionkey.op_read(1)
写事件
selectionkey.op_write(4)
服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞i/o这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而nio的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。下面是我理解的java
nio的通信模型示意图：
为了更好地理解java nio,下面贴出服务端和客户端的简单代码实现。
服务端：
package cn.nio;
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;
/**
* nio服务端
* @author 小路
*/
public class nioserver {
//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
@suppresswarnings("unchecked")
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();
// 客户端请求连接事件
if (key.isacceptable()) {
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
channel.write(bytebuffer.wrap(new string("向客户端发送了一条信息").getbytes()));
//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);
// 获得了可读的事件
} else if (key.isreadable()) {
read(key);
}
}
}
* 处理读取客户端发来的信息 的事件
* @param key
* @throws ioexception
public void read(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(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
string msg = new string(data).trim();
system.out.println("服务端收到信息："+msg);
bytebuffer outbuffer = bytebuffer.wrap(msg.getbytes());
channel.write(outbuffer);// 将消息回送给客户端
* 启动服务端测试
public static void main(string[] args) throws ioexception {
nioserver server = new nioserver();
server.initserver(8000);
server.listen();
}
客户端：
* nio客户端
public class nioclient {
* 获得一个socket通道，并对该通道做一些初始化的工作
* @param ip 连接的服务器的ip
* @param port 连接的服务器的端口号
public void initclient(string ip,int port) throws ioexception {
// 获得一个socket通道
socketchannel channel = socketchannel.open();
channel.configureblocking(false);
// 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接，需要在listen（）方法中调
//用channel.finishconnect();才能完成连接
channel.connect(new inetsocketaddress(ip,port));
//将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册selectionkey.op_connect事件。
channel.register(selector, selectionkey.op_connect);
// 获得selector中选中的项的迭代器
// 连接事件发生
if (key.isconnectable()) {
socketchannel channel = (socketchannel) key
// 如果正在连接，则完成连接
if(channel.isconnectionpending()){
channel.finishconnect();
}
//在这里可以给服务端发送信息哦
channel.write(bytebuffer.wrap(new string("向服务端发送了一条信息").getbytes()));
//在和服务端连接成功之后，为了可以接收到服务端的信息，需要给通道设置读的权限。
* 处理读取服务端发来的信息 的事件
//和服务端的read方法一样
* 启动客户端测试
nioclient client = new nioclient();
client.initclient("localhost",8000);
client.listen();
小结：