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声明：本文是《Netty 权威指南》的样章，感谢博文视点授权并发编程网站发布样章，禁止以任何形式转载此文。

我们将在TimeServer例程中给出完整的NIO创建的时间服务器源码：

[code lang=”java”]
public class TimeServer {

/**
* @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 e) {
// 采用默认值
}
}
MultiplexerTimeServer timeServer = new MultiplexerTimeServer(port);
New Thread(timeServer, "NIO-MultiplexerTimeServer-001").start();
}
}

[/code]

 

我们对NIO创建的TimeServer进行下简单分析，8-15行跟之前的一样，设置监听端口。16-17行创建了一个被称为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Selctor，可以处理多个客户端的并发接入，现在我们继续看MultiplexerTimeServer的源码：

[code lang=”java”]
public class MultiplexerTimeServer implements Runnable {

private Selector selector;

private ServerSocketChannel servChannel;

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();
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;
}

/*
* (non-Javadoc)
*
* @see java.lang.Runnable#run()
*/
@Override
public void run() {
while (!stop) {
try {
selector.select(1000);
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();
sc.configureBlocking(false);
// 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();
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
}
}
}

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);
}
}
}

[/code]

由于这个类相比于传统的Socket编程稍微复杂一些，在此我们进行详细分析，我们从如下几个关键步骤讲解多路复用处理类：

14-26行为构造方法，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ServerSocketChannel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

39-61行在线程的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，我们通过对就绪状态的Channel集合进行迭代，就可以进行网络的异步读写操作

76-83行处理新接入的客户端请求消息，根据SelectionKey的操作位进行判断即可获知网络事件的类型，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，例程没有进行额外的参数设置

84-109行用于读取客户端的请求消息，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，返回值有三种可能的结果：

1)      返回值大于0：读到了字节，对字节进行编解码；

2)      返回值等于0：没有读取到字节，属于正常场景，忽略；

3)      返回值为-1：链路已经关闭，需要关闭SocketChannel，释放资源。

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拷贝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，下面我们看看如果异步发送应答消息给客户端。

111-119行将应答消息异步发送给客户端，我们看下关键代码，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操作将字节数组拷贝到缓冲区中，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，后续的章节会有详细说明。

使用NIO创建TimeServer服务器完成之后，我们继续学习如何创建NIO客户端。首先还是通过时序图了解关键步骤和过程，然后结合代码进行详细分析。