第一章 BIO、NIO、AIO课程介绍

1.1 课程说明

在Java的软件设计开发中，通信架构是不可避免的，我们在进行不同系统或者不同进程之间的数据交互，或者在高并发下的通信场景下都需要用到网络通信相关的技术，对于一些经验丰富的程序员来说，Java早期的网络通信架构存在一些缺陷，其中最令人恼火的是基于性能低下的同步阻塞式的I/O通信（BIO），随着互联网开发下通信性能的高要求，Java在2002年开始支持了非阻塞式的I/O通信技术(NIO)。大多数读者在学习网络通信相关技术的时候，都只是接触到零碎的通信技术点，没有完整的技术体系架构，以至于对于Java的通信场景总是没有清晰的解决方案。本次课程将通过大量清晰直接的案例从最基础的BIO式通信开始介绍到NIO , AIO，读者可以清晰的了解到阻塞、同步、异步的现象、概念和特征以及优缺点。本课程结合了大量的案例让读者可以快速了解每种通信架构的使用。

1.2 本课程学习要求

本课程不太适合完全0基础学员。
至少需要掌握：Java SE基础变成，如java多线程，Java IO流变成，Java网络基础知识(如：IP、端口、协议)，常用的java设计模式要有一定的了解。
能熟练掌握Java OOP变成，有一定的编程思维。

1.3 通信技术整体解决的问题
局域网内的通信要求。
多系统间的底层消息传递机制。
高并发下，大数据量的通信场景需要。
游戏行业，无论是手游服务端，还是大型的网络游戏，Java语言都得到越来越广泛的应用。

第二章 Java的I/O演进之路

2.1 I/O 模型基本说明
I/O 模型：就是用什么样的通道或者说是通信模式和
架构进行数据的传输和接收，很大程度上决定了程序通信的
性能，Java 共支持 3 种网络编程的/IO 模型：BIO、NIO、AIO
实际通信需求下，要根据不同的业务场景和性能需求决
定选择不同的I/O模型

2.2 I/O模型

2.2.1 Java BIO
同步并阻塞(传统阻塞型)，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动
一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情(但是该线程不会中断)会造成不必要的线程开销

2.2.2 Java NIO
Java NIO ：同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接)，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有 I/O 请求就进行处理

2.2.3 Java AIO
Java AIO(NIO.2) ：异步异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS(操作系统)先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用

2.3 BIO、NIO、AIO 适用场景分析
1 BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序简单易理解。
2 NIO 方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等。编程比较复杂，JDK1.4 开始支持。因为其轮询到这个连接有数据，就要处理，如果数据大，那么又有很多连接，那么基本上就是串行的了。扪心自问，数据量大，但信息少，也是串行，但是这却很好的利用了资源。
3 AIO 方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用 OS 参与并发操作，编程比较复杂，JDK7 开始支持。

3 JAVA BIO深入剖析

3.1 Java BIO 基本介绍
Java BIO 就是传统的 java io 编程，其相关的类和接口在 java.io
BIO(blocking I/O) ：同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过线程池机制改善(实现多个客户连接服务器).
3.2 Java BIO 工作机制

对 BIO 编程流程的梳理
1) 服务器端启动一个 ServerSocket，注册端口，调用accpet方法监听客户端的Socket连接。
2) 客户端启动 Socket对服务器进行通信，默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯
3.3 传统的BIO编程实例回顾
网络编程的基本模型是Client/Server模型，也就是两个进程之间进行相互通信，其中服务端提供位置信（绑定IP地址和端口），客户端通过连接操作向服务端监听的端口地址发起连接请求，基于TCP协议下进行三次握手连接，连接成功后，双方通过网络套接字（Socket）进行通信。
传统的同步阻塞模型开发中，服务端ServerSocket负责绑定IP地址，启动监听端口；客户端Socket负责发起连接操作。连接成功后，双方通过输入和输出流进行同步阻塞式通信。
基于BIO模式下的通信，客户端 - 服务端是完全同步，完全耦合的。

下面案例：目标：客户端发送消息，服务端接收消息。注意：要先启动服务端这个程序很明显地感受到：同步，服务端会在accept的地方暂停等待 1.启动客户端，程序会立刻到accet阻塞等待 2.启动客户端，服务端会立刻到while((line = br.readLine())!=null)，因为其建立了链接，得到了流通道，只是在等待接收数据。 3.客户端发送数据，服务端就输出 4.如果客户端没有数据，服务端就会在while((line = br.readLine())!=null)处暂停等待上面是理想情况

要好好运行下下面代码：注意：客户端发送的是ps.print(“我是客户端，我想约你吃小龙虾！！！”); 这并不是一行数据，客户端在while((line = br.readLine())!=null)判断时，看到你发的不是一行，以为你还有数据，因此就会继续在这里等待后来发现你客户端结束了，挂掉了，到死都没有发一行，因此服务端抛出异常 java.net.SocketException: Connection reset

如果我们把客户端的ps.print(“我是客户端，我想约你吃小龙虾！！！”);改为 ps.println(“我是客户端，我想约你吃小龙虾！！！”);则就是代表发送一行数据，那么服务端就会接收但是接收了一行后，服务端又到while等待，但看到客户端socket挂了，自己就抛出异常，连接重置。

要想一遍发，一遍收，那么服务端要改为if((line = br.readLine())!=null)，即只收一行或者客户端改为while

服务端案例如下

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
 * 服务端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("==服务器的启动==");
        // （1）注册端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        //（2）开始在这里暂停等待接收客户端的连接,得到一个端到端的Socket管道
        // 监听客户端的socket连接请求
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //（3）从Socket管道中得到一个字节输入流对象
        InputStream is = socket.getInputStream();
        /**
        * 接下来我们最好能够按照行去读取数据
        * 这个地方要形成一个约定俗称的机制
        * 通信的规则是对方怎么发，我们这边就应该怎么收
        * 约定客户端是一行一行发，那么服务端就收一行一行收
        * 那么我们可以把字节输入流包装成缓冲字节输入流
        * BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream();
        * 但是这样可以吗？不可以因为缓冲字节输入流是一个字节一个字节读
        * 我们想要一个字符一个字符读
        * 因此要转化为缓冲字符输入流
        * 按照IO流机制，我们不可以把字节流直接包装成缓冲字符输入流，需要把字节输入流转成字符输入流
        */
        //（4）把字节输入流包装成自己需要的流进行数据的读取。
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        //（5）读取数据
        // 下面就是定义行读取数据
        String line ;
        while((line = br.readLine())!=null){
            System.out.println("服务端收到："+line);
        }
    }
}

客户端案例如下

import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
/**
    目标: Socket网络编程。
    Java提供了一个包：java.net下的类都是用于网络通信。
    Java提供了基于套接字（端口）Socket的网络通信模式，我们基于这种模式就可以直接实现TCP通信。
    只要用Socket通信，那么就是基于TCP可靠传输通信。
    功能1：客户端发送一个消息，服务端接口一个消息，通信结束！！
    创建客户端对象：
        （1）创建一个Socket的通信管道，请求与服务端的端口连接。
        （2）从Socket管道中得到一个字节输出流。
        （3）把字节流改装成自己需要的流进行数据的发送
    创建服务端对象：
        （1）注册端口
        （2）开始等待接收客户端的连接,得到一个端到端的Socket管道
        （3）从Socket管道中得到一个字节输入流。
        （4）把字节输入流包装成自己需要的流进行数据的读取。
    Socket的使用：
        构造器：public Socket(String host, int port)
        方法：  public OutputStream getOutputStream()：获取字节输出流
               public InputStream getInputStream() :获取字节输入流
    ServerSocket的使用：
        构造器：public ServerSocket(int port)
    小结：
        通信是很严格的，对方怎么发你就怎么收，对方发多少你就只能收多少！！
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("==客户端的启动==");
        // （1）创建一个Socket的通信管道，请求与服务端的端口连接。
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        // （2）从Socket通信管道中得到一个字节输出流。
        // 为什么是字节输出流，因为你是发送给服务端的，按照流向，就是输出
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // 但是字节输出流并不方便我们写数据，因为刚刚提出一个观点，按照通信的架构，对方怎么发
        // 你就应该怎么收，上面是按行收数据的，因此我们应该按照行发数据。
        // （3）把字节流改装成自己需要的流进行数据的发送  打印流
        // 打印流非常方便我们写数据
        // 打印流会按照行，然后由Socket推送过去
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        // （4）开始发送消息
        ps.print("我是客户端，我想约你吃小龙虾！！！"); // 这个就是用打印流推送一行数据
        ps.flush(); // flush方法的作用是把消息推送给服务端
        // 我们这个流不需要关闭，因为这个结束后，程序会自然的死掉
    }
}

小结

在以上通信中，服务端会一致等待客户端的消息，如果客户端没有进行消息的发送，服务端将一直进入阻塞状态。
同时服务端是按照行获取消息的，这意味着客户端也必须按照行进行消息的发送，否则服务端将进入等待消息的阻塞状态！(认为你没有发完)
如果和服务端建立连接的客户端挂了，那么服务端也会抛出异常，连接重置异常。

讲下面的代码，只是为了讲BIO的演进机制，不断的优化目标：服务端可以反复接收消息，客户端可以反复发送消息服务端只需要改回为while即可客户端可以用一个比较简单的扫描器机制(当然你也可以直接如下，只是这样发的话一样了) while (true) { ps.println(“我是客户端，我想约你吃小龙虾！！！”); } 我们用一个扫描器，可以键盘输入，然后循环里面里面获得输入内容

结果

3.4 BIO模式下多发和多收消息

在前面的案例中，只能实现客户端发送消息，服务端接收消息，并不能实现反复的收消息和反复的发消息，我们只需要在客户端案例中，加上反复按照行发送消息的逻辑即可！案例代码如下：

客户端代码如下

import java.io.OutputStream;
import java.io.PrintStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
/**
    目标: Socket网络编程。
    功能1：客户端可以反复发消息，服务端可以反复收消息
    小结：
        通信是很严格的，对方怎么发你就怎么收，对方发多少你就只能收多少！！
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("==客户端的启动==");
        // （1）创建一个Socket的通信管道，请求与服务端的端口连接。
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",8888);
        // （2）从Socket通信管道中得到一个字节输出流。
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // （3）把字节流改装成自己需要的流进行数据的发送
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        // （4）开始发送消息
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while(true){
            System.out.print("请说:"); // 看清楚，这里没有换行哦
            String msg = sc.nextLine();
            ps.println(msg);
            ps.flush();
        }
    }
}

服务端代码如下

import java.io.BufferedReader;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
 * 服务端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String s = "886";
        System.out.println("886".equals(s));
        System.out.println("==服务器的启动==");
        //（1）注册端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        //（2）开始在这里暂停等待接收客户端的连接,得到一个端到端的Socket管道
        Socket socket = serverSocket.accept();
        //（3）从Socket管道中得到一个字节输入流。
        InputStream is = socket.getInputStream();
        //（4）把字节输入流包装成  自己需要的流进行数据的读取。
        BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
        //（5）读取数据
        String line ;
        while((line = br.readLine())!=null){
            System.out.println("服务端收到："+line);
        }
    }
}

小结

本案例中确实可以实现客户端多发多收但是服务端只能处理一个客户端的请求，因为服务端是单线程的。一次只能与一个客户端进行消息通信。

但是服务端只能处理一个客户端的请求，因为服务端是单线程的，一次只能与一个客户端进行消息通信。

下面再进行优化 BIO模式下接收多个客户端

为什么一个服务端线程只能处理一个客户端请求，对于第二个请求视而不见？？测试：对于上面的代码，我们启动服务端，再启动多个客户端，至于一个main方法如何启动多次，不会的搜一下测试发现，对于第一次启动的客户端，服务端是处理的但是第二个，服务端没有任何消息原因：服务端在第一个连接到来后就从accept处得到了socket连接，到了循环地方等待消息，第二个客户端来了，这个执行获取socket连接的代码已经过去了，因此就不处理了。

下面案例目的：实现服务端可以同时接收多个客户端的Scoket通信需求思路：是服务端每接收一个客户端socket请求对象之后都交给一个独立的线程来处理客户端的数据交互需求。其实就是循环监听获取socket，对于每个socket都用一个独立的线程处理

客户端代码没有变化，只是这里还是要多启动几个客户端测试

3.5 BIO模式下接收多个客户端

概述

在上述的案例中，一个服务端只能接收一个客户端的通信请求，那么如果服务端需要处理很多个客户端的消
息通信请求应该如何处理呢，此时我们就需要在服务端引入线程了，也就是说客户端每发起一个请求，服务端就创建一个新的线程来处理这个客户端的请求，这样就实现了一个客户端一个线程的模型，图解模式如下：

客户端案例代码如下

/**
    目标: Socket网络编程。
    功能1：客户端可以反复发，一个服务端可以接收无数个客户端的消息！！
    小结：
         服务器如果想要接收多个客户端，那么必须引入线程，一个客户端一个线程处理！！
 */
public class ClientDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("==客户端的启动==");
        // （1）创建一个Socket的通信管道，请求与服务端的端口连接。
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1",7777);
        // （2）从Socket通信管道中得到一个字节输出流。
        OutputStream os = socket.getOutputStream();
        // （3）把字节流改装成自己需要的流进行数据的发送 打印流
        PrintStream ps = new PrintStream(os);
        // （4）开始发送消息
        Scanner sc = new Scanner(System.in); // 扫描器
        while(true){
            System.out.print("请说:"); // 看清楚，这里没有换行哦
            String msg = sc.nextLine();
            ps.println(msg);
            ps.flush();
        }
    }
}

服务端案例代码如下

/**
    服务端
 */
public class ServerDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        System.out.println("==服务器的启动==");
        // （1）注册端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
        while(true){
            //（2）开始在这里暂停等待接收客户端的连接,得到一个端到端的Socket管道
            Socket socket = serverSocket.accept();
            // 对于每个socket，都起一个新线程处理这个socket
            new ServerReadThread(socket).start();
            System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress()+"上线了！");
        }
    }
}
class ServerReadThread extends Thread{
    private Socket socket;
    public ServerReadThread(Socket socket){
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        try{
            //（3）从Socket管道中得到一个字节输入流。
            InputStream is = socket.getInputStream();
            //（4）把字节输入流包装成自己需要的流进行数据的读取。
            BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(is));
            //（5）读取数据
            String line ;
            while((line = br.readLine())!=null){
                System.out.println("服务端收到："+socket.getRemoteSocketAddress()+":"+line);
            }
        }catch (Exception e){
            System.out.println(socket.getRemoteSocketAddress()+"下线了！");
        }
    }
}

小结

每个Socket接收到，都会创建一个线程，线程的竞争、切换上下文影响性能；
每个线程都会占用栈空间和CPU资源；
并不是每个socket都进行IO操作，无意义的线程处理；
客户端的并发访问增加时。服务端将呈现1:1的线程开销，访问量越大，系统将发生线程栈溢出，线程创建失败，最终导致进程宕机或者僵死，从而不能对外提供服务。

其实缺点就两个：并发大的话，线程数多；即使客户端没有I/O，服务端依然需要维护无意义的线程！

3.6 伪异步I/O变成

原本是一个客户端对应一个服务端线程，现在用线程池，固定服务端线程数量，则避免在资源消耗。

3.6.1 概述

在上述案例中：客户端的并发访问增加时。服务端将呈现1:1的线程开销，访问量越大，系统将发生线程栈溢出，线程创建失败，最终导致进程宕机或者僵死，从而不能对外提供服务。
接下来我们采用一个伪异步I/O的通信框架，采用线程池和任务队列实现，当客户端接入时，将客户端的Socket封装成一个Task(该任务实现java.lang.Runnable线程任务接口)交给后端的线程池中进行处理。JDK的线程池维护一个消息队列和N个活跃的线程，对消息队列中Socket任务进行处理，由于线程池可以设置消息队列的大小和最大线程数，因此，它的资源占用是可控的，无论多少个客户端并发访问，都不会导致资源的耗尽和宕机。
当然，缺点还是存在的，比如你线程池是10，那么其实还是同时只能处理10个客户端。

下面代码实现伪异步编程其中服务端代码和上面差不多，只是循环接收到socket链接后，由线程池处理这些链接线程池我们定义一个类这个类有线程池属性，在第一次使用的时候，初始化，即调用构造方法其中还有execute方法是提交任务给线程池的任务队列来暂存，等着线程池来处理服务端下面的代码就很容易理解了

客户端和原来的一样，就也不需要多说了

结果分析：下面的线程池我们设置为3，则最多只能有3个客户端，启动第四个客户端并发消息，服务端不会有任何反应我们此时关闭一个客户端，会发现抛出异常，连接重置，并且第四个客户端的消息直接被处理了(上面已经发过了) 为什么这样，因此一个客户端挂了，那么线程池就空出一个线程

3.6.2 客户端源码分析

public class Client {
   public static void main(String[] args) {
      try {
         // 1.简历一个与服务端的Socket对象：套接字
         Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9999);
         // 2.从socket管道中获取一个输出流，写数据给服务端 
         OutputStream os = socket.getOutputStream() ;
         // 3.把输出流包装成一个打印流 
         PrintWriter pw = new PrintWriter(os);
         // 4.反复接收用户的输入 
         BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
         String line = null ;
         while((line = br.readLine()) != null){
            pw.println(line);
            pw.flush();
         }
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

3.6.3 线程池处理类

// 线程池处理类
public class HandlerSocketThreadPool {
   // 1 创建一个线程池的成员变量 用于存储一个线程池对象
   private ExecutorService executor;
    // 2 创建这个类的对象的时候就需要初始化线程池对象
    // 其中BlockingQueue<Runnable>(queueSize)是任务队列
    // queueSize是接收任务的最大能力
    // maxPoolSize是线程池最大线程数量
   public HandlerSocketThreadPool(int maxPoolSize, int queueSize){
      this.executor = new ThreadPoolExecutor(
            3, // 8
            maxPoolSize,  
            120L, 
            TimeUnit.SECONDS,
            new ArrayBlockingQueue<Runnable>(queueSize) );
   }
    // 3 提供一个方法来提交任务给线程池的任务队列来暂存，等着线程池来处理
   public void execute(Runnable task){
      this.executor.execute(task);
   }
}

3.6.4 服务端源码分析

public class Server {
   public static void main(String[] args) {
      try {
         System.out.println("----------服务端启动成功------------");
         ServerSocket ss = new ServerSocket(9999);
         // 一个服务端只需要对应一个线程池
         HandlerSocketThreadPool handlerSocketThreadPool =
               new HandlerSocketThreadPool(3, 1000);
         // 客户端可能有很多个
         while(true){
            Socket socket = ss.accept() ; // 阻塞式的！
            System.out.println("有人上线了！！");
            // 每次收到一个客户端的socket请求，都需要为这个客户端分配一个
            // 独立的线程 专门负责对这个客户端的通信！！
            handlerSocketThreadPool.execute(new ReaderClientRunnable(socket));
         }
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      }
   }
}
class ReaderClientRunnable implements Runnable{
   private Socket socket ;
   public ReaderClientRunnable(Socket socket) {
      this.socket = socket;
   }
   @Override
   public void run() {
      try {
         // 读取一行数据
         InputStream is = socket.getInputStream() ;
         // 转成一个缓冲字符流
         Reader fr = new InputStreamReader(is);
         BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
         // 一行一行的读取数据
         String line = null ;
         while((line = br.readLine())!=null){ // 阻塞式的！！
            System.out.println("服务端收到了数据："+line);
         }
      } catch (Exception e) {
         System.out.println("有人下线了");
      }
   }
}

3.6.5 小结

伪异步io采用了线程池实现，因此避免了为每个请求创建一个独立线程造成线程资源耗尽的问题，但由于底层依然是采用的同步阻塞模型，因此无法从根本上解决问题。
如果单个消息处理的缓慢，或者服务器线程池中的全部线程都被阻塞(总之，之间连接一直存在，没有断开)，那么后续socket的i/o消息都将在队列中排队。新的Socket请求将被拒绝，客户端会发生大量连接超时。
3.7 基于BIO形式下的文件上传

下面实现客户端上传任意类型的文件数据给服务端保存起来首先实现客户端，我们要发送任意文件，那就要发送两个信息，一个是文件类型，另一个是文件内容我们可以把把字节输出流包装成一个数据输出流DataOutputStream DataOutputStream可以实现分段发送，可以先发送一段字符串，再发送一段数据先发送上传文件的后缀给服务端比如这里发送png图片，当然你也可以是text等等然后把文件数据发送给服务端进行接收要向发送本地数据，首先要读取本地数据用FileInputStream读取，然后DataOutputStream dos.write(buffer , 0 , len);

下面是服务端开发目标：服务端开发，可以实现接收客户端的任意类型文件，并保存到服务端磁盘。这里没有用线程池了，而是对于每个socket都用一个线程处理

当然线程类也很简单了这里同样要用数据输入流DataInputStream读取数据对于后缀，前者是writeUTF-8，这里就必须是readUTF-8

定义一个字节输出管道负责把客户端发来的文件数据写出去即保存

测试结果：注意，你客户端的文件夹是一个图片java.png哦原因分析：如果按照下面代码，运行报错，而且虽然服务端接收到了图片，并显示在磁盘上，但是打不开。这是为什么呢？你客户端发送完了数据，服务端并不知道你发完了，因此在等待，后来你客户端结束了，服务端也跟着殉情了。

解决方案：要想真正发送成功，客户端发送完需要通知一下：此时服务端的while循环就返回-1，就认为你发送完了。运行结果：当然服务端保存的图片也可以打开了。如果你想发送text文件，只需要修改客户端发送的后缀和文件名即可，服务端不需修改，也不需要重启(因为本来就是while循环，没有断开)

目标

支持任意类型文件形式的上传。

客户端开发

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
/**
    目标：实现客户端上传任意类型的文件数据给服务端保存起来。
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try(
                InputStream is = new FileInputStream("C:\\Users\\dlei\\Desktop\\BIO,NIO,AIO\\文件\\java.png");
        ){
            //  1、请求与服务端的Socket链接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 8888);
            //  2、把字节输出流包装成一个数据输出流
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
            //  3、先发送上传文件的后缀给服务端
            dos.writeUTF(".png");
            //  4、把文件数据发送给服务端进行接收
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) > 0 ){
                dos.write(buffer , 0 , len);
            }
            dos.flush();
            Thread.sleep(10000);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端开发

import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
/**
    目标：服务端开发，可以实现接收客户端的任意类型文件，并保存到服务端磁盘。
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) {
        try{
            ServerSocket ss = new ServerSocket(8888);
            while (true){
                Socket socket = ss.accept();
                // 交给一个独立的线程来处理与这个客户端的文件通信需求。
                new ServerReaderThread(socket).start();
            }
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

线程类

import java.io.DataInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.UUID;
public class ServerReaderThread extends Thread {
    private Socket socket;
    public ServerReaderThread(Socket socket){
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        try{
            // 1、得到一个数据输入流读取客户端发送过来的数据
            DataInputStream dis = new DataInputStream(socket.getInputStream());
            // 2、读取客户端发送过来的文件类型
            String suffix = dis.readUTF();
            System.out.println("服务端已经成功接收到了文件类型：" + suffix);
            // 3、定义一个字节输出管道负责把客户端发来的文件数据写出去
            OutputStream os = new FileOutputStream("C:\\Users\\dlei\\Desktop\\BIO,NIO,AIO\\文件\\server\\"+
                    UUID.randomUUID().toString()+suffix);
            // 4、从数据输入流中读取文件数据，写出到字节输出流中去
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = dis.read(buffer)) > 0){
                os.write(buffer,0, len);
            }
            os.close();
            System.out.println("服务端接收文件保存成功！");
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

小结

客户端怎么发，服务端就怎么接收
此外，其实这种BIO，同步阻塞模式，是一种很浪漫的模式，客户端就是把数据发完了，如果没有给服务端说我发完了(比如上面的ln，换行标志，或者是shutdownOutput)，那么服务端就会傻傻的等着你；除非客户单说我发完了，该离开了，服务端才会知道。
3.8 Java BIO模式下的端口转发思想

我们上面的消息，都是客户端发送给服务端就完事了，而实际情况并非如此，比如QQ。

需求：需要实现一个客户端的消息可以发送给所有的客户端去接收。（群聊实现）

问题：客户端怎么知道有哪些socket呢？因此服务端就需要一个集合，保存所有的socket连接

客户端除了发送消息之外，还要专门定义一个接口接收服务端发来的消息

服务端循环接收socket并启动线程处理socket，之后转发消息；此外还要在建立每个socket连接时保存到集合中，方便后面转发。

下面代码服务端

客户端开发

import java.io.DataOutputStream;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.InputStream;
import java.net.Socket;
/**
    目标：实现客户端上传任意类型的文件数据给服务端保存起来。
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) {
        try(
                InputStream is = new FileInputStream("C:\\Users\\dlei\\Desktop\\BIO,NIO,AIO\\文件\\java.png");
        ){
            //  1、请求与服务端的Socket链接
            Socket socket = new Socket("127.0.0.1" , 8888);
            //  2、把字节输出流包装成一个数据输出流
            DataOutputStream dos = new DataOutputStream(socket.getOutputStream());
            //  3、先发送上传文件的后缀给服务端
            dos.writeUTF(".png");
            //  4、把文件数据发送给服务端进行接收
            byte[] buffer = new byte[1024];
            int len;
            while((len = is.read(buffer)) > 0 ){
                dos.write(buffer , 0 , len);
            }
            dos.flush();
            Thread.sleep(10000);
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

服务端开发

// 要注意下线情况
public class ServerChat {
    /** 定义一个集合存放所有在线的socket  */
    public static Map<Socket, String> onLineSockets = new HashMap<>();
   public static void main(String[] args) {
      try {
         /** 1.注册端口   */
         ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(Constants.PORT);
         /** 2.循环一直等待所有可能的客户端连接 */
         while(true){
            Socket socket = serverSocket.accept();
             onLineSockets.add(socket)
            /**3. 把客户端的socket管道单独配置一个线程来处理 */
            new ServerReader(socket).start();
         }
      } catch (Exception e) {
          Sout("当前有人下线了！");
          Server.onLineSockets.remove(socket);
         e.printStackTrace();
      }
   }
}

线程类

class ServerReader extends Thread {
   private Socket socket;
   public ServerReader(Socket socket) {
      this.socket = socket;
   }
   @Override
   public void run() {
      try {
       // 1、从socket中去获取当前客户端的输入流    依然约定服务端是一行一行的发送，因此这里一行一行收
          BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(scoket.getInputStream()));
          String msg;
          while ((msg = br.readLine()) != null) {
              // 2、服务端接收到了客户端的消息之后，是需要推送给当前所有的在线socket
              sendMsgToAllClient(msg);
          }
      } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
      }
   }
    // 把当前客户端发来的消息推送给全部在线的socket
    private void sendMsgToAllClient(String msg) {
        for (Socket sk : Server.allSocketOnLine) {
            // 这里用打印输出流
            PrintStream ps = new PrintStream(sk.getOutputStream());
            ps.println(msg);
            ps.flush();
        }
    }
}

小结

3.9 基于BIO模式下的即时通信

基于BIO模式下的即时通信，我们需要解决客户端到客户端的通信,-也就是需要实现客户端与客户端的端口消息转发逻辑。

项目功能演示

项目案例说明

本项目案例为即时通信的软件项目，适合基础加强的答案里，具备综合性。学习本项目案例至少需要具备如下java SE技术点：

Java面向对象设计，语法设计
多线程技术
IO流技术
网络通信相关技术
集合框架
项目开发思维
Java常用api使用
…
功能清单简单说明：
1 客户端登陆功能

可以启动客户端进行登录，客户端登陆只需要输入用户名
和服务端ip地址即可。

2 在线人数实时更新。
客户端用户户登陆以后，需要同步更新所有客户端的联
系人信息栏。

3 离线人数更新
检测到有客户端下线后，需要同步更新所有客户端
的联系人信息栏。

4 群聊
任意一个客户端的消息，可以推送给当前所有客户端接收。

5 私聊
可以选择某个员工，点击私聊按钮，然后发出的消息可以
被该客户端单独接收。

6 @消息
可以选择某个员工，然后发出的消息可以@该用户，但是
其他所有人都能

7 消息用户和消息时间点
服务端可以实时记录该用户的消息时间点，然后进行消息
的多路转发或者选择。

案例功能演示

1 首先需要启动服务端，点击ServerChat类直接右键启动，
显示服务端启动成功！
2 其次，点击客户端类ClientChat类，在弹出的方框中输入服务端的ip和当前客户端的昵称

登录后弹出

再启动客户端，再次登录

后面再启动客户端并登录

这是三个窗口的信息

———-11111视频看到这里这个即时通信跳过，视频https://www.bilibili.com/video/BV1gz4y1C7RK?p=18&spm_id_from=pageDriver 8集 4分19秒位置,直接到NIO。
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!

3 登陆进入后的聊天界面如下，即可进行相关操作。
如果直接点击发送，默认发送群聊消息
如果选中右侧在线列表某个用户，默认发送@消息
如果选中右侧在线列表某个用户，然后选择右下侧私聊
按钮默，认发送私聊消息。

首先启动ServerChat，即服务端

启动客户端，这里是基于JUI的设计，我们了解一下

服务端设计

客户端设计

第四章 JAVA NIO深入剖析

在讲解利用NIO实现通信架构之前，我们需要先来了解一下NIO的基本特点和使用。

4.1 Java NIO基本介绍

Java NIO（New IO）也有人称之为 java non-blocking IO是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。NIO可以理解为非阻塞IO,传统的IO的read和write只能阻塞执行，线程在读写IO期间不能干其他事情，比如调用socket.read()时，如果服务器一直没有数据传输过来，线程就一直阻塞，而NIO中可以配置socket为非阻塞模式。
NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下，并且对原 java.io 包中的很多类进行改写。
NIO 有三大核心部分：Channel( 通道) ，Buffer( 缓冲区), Selector( 选择器)
Java NIO 的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。
通俗理解：NIO 是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有 1000 个请求过来,根据实际情况，可以分配20 或者 80个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样，非得分配 1000 个。

4.2 NIO 和BIO的比较
BIO 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据,块 I/O 的效率比流 I/O 高很多
BIO 是阻塞的，NIO 则是非阻塞的
BIO 基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于 Channel(通道)和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件（比如：连接请求，数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道 | NIO | BIO | | —- | —- | | 面向缓冲区（Buffer） | 面向流（Stream） | | 非阻塞（Non Blocking IO） | 阻塞IO(Blocking IO) | | 选择器（Selectors） | |

4.3 NIO三大核心原理示意图

NIO 有三大核心部分：Channel( 通道) ，Buffer( 缓冲区), Selector( 选择器)

Buffer缓冲区

缓冲区本质上是一块可以写入数据，然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象，并提供了一组方法，用来方便的访问该块内存。相比较直接对数组的操作，Buffer API更加容易操作和管理。

Channel（通道）

Java NIO的通道类似流，但又有些不同：既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的（input或output)读写通常是单向的。通道可以非阻塞读取和写入通道，通道可以支持读取或写入缓冲区，也支持异步地读写。

Selector选择器

Selector是一个Java NIO组件，可以能够检查一个或多个 NIO 通道，并确定哪些通道已经准备好进行读取或写入。这样，一个单独的线程可以管理多个channel，从而管理多个网络连接，提高效率

4.4 NIO核心一：缓冲区(Buffer)

缓冲区(Buffer)

一个用于特定基本数据类型的容器。由 java.nio 包定义的，所有缓冲区都是 Buffer 抽象类的子类.。Java NIO 中的 Buffer 主要用于与 NIO 通道进行交互，数据是从通道读入缓冲区，从缓冲区写入通道中的

Buffer类及其子类

Buffer就像一个数组，可以保存多个相同类型的数据。根据数据类型不同，有以下 Buffer 常用子类：

ByteBuffer
CharBuffer
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer

上述 Buffer 类他们都采用相似的方法进行管理数据，只是各自管理的数据类型不同而已。都是通过如下方法获取一个 Buffer 对象：

static XxxBuffer allocate(int capacity) : 创建一个容量为capacity 的 XxxBuffer 对象

缓冲区的基本属性

Buffer 中的重要概念：

容量 (capacity) ：作为一个内存块，Buffer具有一定的固定大小，也称为”容量”，缓冲区容量不能为负，并且创建后不能更改。
限制 (limit)：表示缓冲区中可以操作数据的大小（limit 后数据不能进行读写）。缓冲区的限制不能为负，并且不能大于其容量。 写入模式，限制等于buffer的容量。读取模式下，limit等于写入的数据量。
位置 (position)：下一个要读取或写入的数据的索引。缓冲区的位置不能为负，并且不能大于其限制
标记 (mark)与重置 (reset)：标记是一个索引，通过 Buffer 中的 mark() 方法指定 Buffer 中一个特定的 position，之后可以通过调用 reset() 方法恢复到这个 position.
标记、位置、限制、容量遵守以下不变式： 0 <= mark <= position <= limit <= capacity
图示：

Buffer常见方法

Buffer clear() 清空缓冲区并返回对缓冲区的引用
Buffer flip() 为 将缓冲区的界限设置为当前位置，并将当前位置充值为 0
int capacity() 返回 Buffer 的 capacity 大小
boolean hasRemaining() 判断缓冲区中是否还有元素
int limit() 返回 Buffer 的界限(limit) 的位置
Buffer limit(int n) 将设置缓冲区界限为 n,并返回一个具有新 limit 的缓冲区对象
Buffer mark() 对缓冲区设置标记
int position() 返回缓冲区的当前位置 position
Buffer position(int n) 将设置缓冲区的当前位置为 n，并返回修改后的 Buffer 对象
int remaining() 返回 position 和 limit 之间的元素个数
Buffer reset() 将位置 position 转到以前设置的mark所在的位置
Buffer rewind() 将位置设为为 0， 取消设置的 mark

缓冲区的数据操作

Buffer 所有子类提供了两个用于数据操作的方法：get()put() 方法取获取 Buffer中的数据
get() ：读取单个字节
get(byte[] dst)：批量读取多个字节到 dst 中
get(int index)：读取指定索引位置的字节(不会移动 position)放到 入数据到 Buffer 中 中
put(byte b)：将给定单个字节写入缓冲区的当前位置
put(byte[] src)：将 src 中的字节写入缓冲区的当前位置
put(int index, byte b)：将指定字节写入缓冲区的索引位置(不会移动 position)

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

1 写入数据到Buffer
2 调用flip()方法，转换为读取模式
3 从Buffer中读取数据
4 调用buffer.clear()方法或者buffer.compact()方法清除缓冲区

缓冲区案例测试(从下向上看)

public class TestBuffer {
   @Test
   public void test3(){
      //分配直接缓冲区 这个测试案例，等看了下面的直接缓冲区和非直接缓冲区后就会知道
      ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
      System.out.println(buf.isDirect()); // true
   }
   @Test
   public void test2(){
      String str = "itheima";
      ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); // 分配的是非直接缓冲区
      buf.put(str.getBytes());
      buf.flip(); // 切换读模式
      byte[] dst = new byte[buf.limit()]; //长度为7
      buf.get(dst, 0, 2); // 读两个字符
      System.out.println(new String(dst, 0, 2)); // it
      System.out.println(buf.position()); // 2
      //mark() : 标记
      buf.mark(); //记录下2位置，即h字符处
      buf.get(dst, 2, 2); // 再读两个 he
      System.out.println(new String(dst, 2, 2));
      System.out.println(buf.position()); // 4
      //reset() : 恢复到 mark 的位置
      buf.reset(); // position又到了2位置
      System.out.println(buf.position()); // 2
      //判断缓冲区中是否还有剩余数据
      if(buf.hasRemaining()){ // 那肯定是有的
         //获取缓冲区中可以操作的数量
         System.out.println(buf.remaining()); // heima 即5
      }
   }
   @Test
   public void test1(){
      String str = "itheima";
      //1. 分配一个指定大小的缓冲区
      ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
      System.out.println("-----------------allocate()----------------");
      System.out.println(buf.position()); // 0
      System.out.println(buf.limit()); // 1024
      System.out.println(buf.capacity()); // 1024
      //2. 利用 put() 存入数据到缓冲区中
      buf.put(str.getBytes());
      System.out.println("-----------------put()----------------");
      System.out.println(buf.position()); // 7
      System.out.println(buf.limit()); // 1024
      System.out.println(buf.capacity()); // 1024
      //3. 切换读取数据模式
      buf.flip();
      System.out.println("-----------------flip()----------------");
      System.out.println(buf.position()); // 0
      System.out.println(buf.limit()); // 7
      System.out.println(buf.capacity()); // 1024
      //4. 利用 get() 读取缓冲区中的数据 当然你也可以一次读一个字节 char ch = (char)buffer.get();
      byte[] dst = new byte[buf.limit()];
      buf.get(dst);
      System.out.println(new String(dst, 0, dst.length));
      System.out.println("-----------------get()----------------");
      System.out.println(buf.position()); // 7 如果你上面用长度为2的数组，则这个结果是2
      System.out.println(buf.limit()); // 7
      System.out.println(buf.capacity());
      //5. rewind() : 可重复读
      buf.rewind();
      System.out.println("-----------------rewind()----------------");
      System.out.println(buf.position());
      System.out.println(buf.limit());
      System.out.println(buf.capacity());
      //6. clear() : 清空缓冲区. 但是缓冲区中的数据依然存在，但是处于“被遗忘”状态
      buf.clear();
      System.out.println("-----------------clear()----------------");
      System.out.println(buf.position()); // 0
      System.out.println(buf.limit()); // 1024
      System.out.println(buf.capacity()); // 1024
      System.out.println((char)buf.get()); // 这个依然是i
   }
}

直接与非直接缓冲区

什么是直接内存与非直接内存
根据官方文档的描述：
byte byffer可以是两种类型，一种是基于直接内存（也就是非堆内存）；另一种是非直接内存（也就是堆内存）。对于直接内存来说，JVM将会在IO操作上具有更高的性能，因为它直接作用于本地系统的IO操作。而非直接内存，也就是堆内存中的数据，如果要作IO操作，会先从本进程内存复制到直接内存，再利用本地IO处理。
从数据流的角度，非直接内存是下面这样的作用链：
本地IO-->直接内存-->非直接内存-->直接内存-->本地IO
而直接内存是：
本地IO-->直接内存-->本地IO
很明显，在做IO处理时，比如网络发送大量数据时，直接内存会具有更高的效率。直接内存使用allocateDirect创建，但是它比申请普通的堆内存需要耗费更高的性能。不过，这部分的数据是在JVM之外的，因此它不会占用应用的内存。所以呢，当你有很大的数据要缓存，并且它的生命周期又很长，那么就比较适合使用直接内存。只是一般来说，如果不是能带来很明显的性能提升，还是推荐直接使用堆内存(因为申请快)。字节缓冲区是直接缓冲区还是非直接缓冲区可通过调用其 isDirect() 方法来确定。
使用场景
1 有很大的数据需要存储，它的生命周期又很长
2 适合频繁的IO操作，比如网络并发场景

4.5 NIO核心二：通道(Channel)

通道Channe概述

通道（Channel）：由 java.nio.channels 包定义的。Channel 表示 IO 源与目标打开的连接。 Channel 类似于传统的“流”。只不过 Channel 本身不能直接访问数据，Channel 只能与 Buffer 进行交互。
1 NIO 的通道类似于流，但有些区别如下：

通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写
通道可以实现异步读写数据
通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲:

2 BIO 中的 stream 是单向的，例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作，而 NIO 中的通道(Channel)是双向的，可以读操作，也可以写操作。
3 Channel 在 NIO 中是一个接口

public interface Channel extends Closeable{}

常用的Channel实现类

FileChannel：用于读取、写入、映射和操作文件的通道。
DatagramChannel：通过 UDP 读写网络中的数据通道。
SocketChannel：通过 TCP 读写网络中的数据。
ServerSocketChannel：可以监听新进来的 TCP 连接，对每一个新进来的连接都会创建一个 SocketChannel。【ServerSocketChanne 类似 ServerSocket , SocketChannel 类似 Socket】

FileChannel类
获取通道的一种方式是对支持通道的对象调用getChannel() 方法。支持通道的类如下：
FileInputStream
FileOutputStream
RandomAccessFile
DatagramSocket
Socket
ServerSocket

获取通道的其他方式是使用 Files 类的静态方法 newByteChannel() 获取字节通道。或者通过通道的静态方法open() 打开并返回指定通道

FileChannel的常用方法

int read(ByteBuffer dst) 从Channel到中读取数据到ByteBuffer
long  read(ByteBuffer[] dsts) 将Channel到中的数据“分散”到ByteBuffer[]
int  write(ByteBuffer src)将ByteBuffer 到中的数据写入到  Channel
long write(ByteBuffer[] srcs)将ByteBuffer[] 到中的数据“聚集”到  Channel
long position() 返回此通道的文件位置
FileChannel position(long p) 设置此通道的文件位置
long size() 返回此通道的文件的当前大小
FileChannel truncate(long s) 将此通道的文件截取为给定大小
void force(boolean metaData) 强制将所有对此通道的文件更新写入到存储设备中

案例1-本地文件写数据

需求：使用前面学习后的 ByteBuffer(缓冲) 和 FileChannel(通道)，将 “hello,黑马Java程序员！” 写入到 data.txt 中.

import org.junit.Test;
import java.io.FileNotFoundException;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class ChannelTest {
    @Test
    public void write(){
        try {
            // 1、字节输出流通向目标文件
            FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data01.txt");
            // 2、得到字节输出流对应的通道Channel
            FileChannel channel = fos.getChannel();
            // 3、分配缓冲区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            buffer.put("hello,黑马Java程序员！".getBytes());
            // 4、把缓冲区切换成写出模式
            buffer.flip();
            channel.write(buffer);
            channel.close();
            System.out.println("写数据到文件中！");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果

案例2-本地文件读数据

需求：使用前面学习后的 ByteBuffer(缓冲) 和 FileChannel(通道)，将data01.txt 中的数据读入到程序，并显示在控制台屏幕

public class ChannelTest {
    @Test
    public void read() throws Exception {
        // 1、定义一个文件字节输入流与源文件接通
        FileInputStream is = new FileInputStream("data01.txt");
        // 2、需要得到文件字节输入流的文件通道
        FileChannel channel = is.getChannel();
        // 3、定义一个缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        // 4、读取数据到缓冲区
        channel.read(buffer);
        buffer.flip();
        // 5、读取出缓冲区中的数据并输出即可
        String rs = new String(buffer.array(),0,buffer.remaining());
        System.out.println(rs);
    }
}

案例3-使用Buffer完成文件复制

使用 FileChannel(通道) ，完成文件的拷贝。

@Test
public void copy() throws Exception {
    // 源文件
    File srcFile = new File("C:\\Users\\dlei\\Desktop\\BIO,NIO,AIO\\文件\\壁纸.jpg");
    File destFile = new File("C:\\Users\\dlei\\Desktop\\BIO,NIO,AIO\\文件\\壁纸new.jpg");
    // 得到一个字节字节输入流
    FileInputStream fis = new FileInputStream(srcFile);
    // 得到一个字节输出流
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream(destFile);
    // 得到的是文件通道
    FileChannel isChannel = fis.getChannel();
    FileChannel osChannel = fos.getChannel();
    // 分配缓冲区
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    while(true){
        // 必须先清空缓冲然后再写入数据到缓冲区
        buffer.clear();
        // 开始读取一次数据
        int flag = isChannel.read(buffer);
        if(flag == -1){
            break;
        }
        // 已经读取了数据 ，把缓冲区的模式切换成可读模式
        buffer.flip();
        // 把数据写出到
        osChannel.write(buffer);
    }
    isChannel.close();
    osChannel.close();
    System.out.println("复制完成！");
}

案例4-分散(Scatter)和聚集(Gather)

分散读取（Scatter ）:是指把Channel通道的数据读入到多个缓冲区中去

聚集写入（Gathering ）是指将多个 Buffer 中的数据“聚集”到 Channel。

//分散和聚集
@Test
public void test() throws IOException{
        RandomAccessFile raf1 = new RandomAccessFile("1.txt", "rw");
    //1. 获取通道
    FileChannel channel1 = raf1.getChannel();
    //2. 分配指定大小的缓冲区
    ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(100);
    ByteBuffer buf2 = ByteBuffer.allocate(1024);
    //3. 分散读取
    ByteBuffer[] bufs = {buf1, buf2};
    channel1.read(bufs);
    for (ByteBuffer byteBuffer : bufs) {
        byteBuffer.flip(); // 切换成读模式
    }
    System.out.println(new String(bufs[0].array(), 0, bufs[0].limit()));
    System.out.println("-----------------");
    System.out.println(new String(bufs[1].array(), 0, bufs[1].limit()));
    //4. 聚集写入
    RandomAccessFile raf2 = new RandomAccessFile("2.txt", "rw");
    FileChannel channel2 = raf2.getChannel();
    channel2.write(bufs);
}

案例5-transferFrom()

从目标通道中去复制原通道数据

@Test
public void test02() throws Exception {
    // 1、字节输入管道
    FileInputStream is = new FileInputStream("data01.txt");
    FileChannel isChannel = is.getChannel();
    // 2、字节输出流管道
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data03.txt");
    FileChannel osChannel = fos.getChannel();
    // 3、复制
    osChannel.transferFrom(isChannel,isChannel.position(),isChannel.size());
    isChannel.close();
    osChannel.close();
}

案例6-transferTo()

把原通道数据复制到目标通道

@Test
public void test02() throws Exception {
    // 1、字节输入管道
    FileInputStream is = new FileInputStream("data01.txt");
    FileChannel isChannel = is.getChannel();
    // 2、字节输出流管道
    FileOutputStream fos = new FileOutputStream("data04.txt");
    FileChannel osChannel = fos.getChannel();
    // 3、复制
    isChannel.transferTo(isChannel.position() , isChannel.size() , osChannel);
    isChannel.close();
    osChannel.close();
}

4.6 NIO核心三：选择器(Selector)

选择器(Selector)概述

选择器（Selector）是 SelectableChannle 对象的多路复用器， Selector 可以同时监控多个 SelectableChannel 的 IO 状况，也就是说，利用 Selector可使一个单独的线程管理多个 Channel。Selector 是非阻塞 IO 的核心

Java 的 NIO，用非阻塞的 IO 方式。可以用一个线程，处理多个的客户端连接，就会使用到 Selector(选择器)
Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个 Channel 以事件的方式可以注册到同一个 Selector)，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。
只有在连接/通道真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程
避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

选择器(Selector)的应用
创建 Selector ：通过调用 Selector.open() 方法创建一个 Selector。
```
Selector selector = Selector.open();
```
向选择器注册通道：SelectableChannel.register(Selector sel, int ops)
```
//1. 获取通道
ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
//2. 切换非阻塞模式
ssChannel.configureBlocking(false);
//3. 绑定连接
ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));
//4. 获取选择器
Selector selector = Selector.open();
//5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”
ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
```
当调用 register(Selector sel, int ops) 将通道注册选择器时，选择器对通道的监听事件，需要通过第二个参数 ops 指定。可以监听的事件类型（用可使用 SelectionKey 的四个常量表示）：
读 : SelectionKey.OP_READ （1）
写 : SelectionKey.OP_WRITE （4）
连接 : SelectionKey.OP_CONNECT （8）
接收 : SelectionKey.OP_ACCEPT （16）
若注册时不止监听一个事件，则可以使用“位或”操作符连接。
```
int interestSet = SelectionKey.OP_READ|SelectionKey.OP_WRITE
```
4.7 NIO非阻塞式网络通信原理分析
Selector示意图和特点说明
Selector可以实现：一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

服务端流程
1 当客户端连接服务端时，服务端会通过 ServerSocketChannel 得到 SocketChannel：1 获取通道
ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
这个通道是服务客户端的连接和注册的

2 切换非阻塞模式
ssChannel.configureBlocking(false);

3 绑定连接
ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));

4 获取选择器
Selector selector = Selector.open();

5 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”
ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

6 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件

  //轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件
   while (selector.select() > 0) {
          System.out.println("轮一轮");
          //7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)”
          Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
          while (it.hasNext()) {
              //8. 获取准备“就绪”的是事件
              SelectionKey sk = it.next();
              //9. 判断具体是什么事件准备就绪
              if (sk.isAcceptable()) {
                  //10. 若“接收就绪”，获取客户端连接
                  SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();
                  //11. 切换非阻塞模式
                  sChannel.configureBlocking(false);
                  //12. 将该通道注册到选择器上
                  sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
              } else if (sk.isReadable()) {
                  //13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道
                  SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();
                  //14. 读取数据
                  ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
                  int len = 0;
                  while ((len = sChannel.read(buf)) > 0) {
                      buf.flip();
                      System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
                      buf.clear();
                  }
              }
              //15. 取消选择键 SelectionKey
              it.remove();
          }
      }
  }

客户端流程

1 获取通道
SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));

2 切换非阻塞模式
sChannel.configureBlocking(false);

3 分配指定大小的缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

4 发送数据给服务端


      Scanner scan = new Scanner(System.in);
      while(scan.hasNext()){
          String str = scan.nextLine();
          buf.put((new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss").format(System.currentTimeMillis())
                  + "\n" + str).getBytes());
          buf.flip();
          sChannel.write(buf);
          buf.clear();
      }
      //关闭通道
      sChannel.close();

4.8 NIO非阻塞式网络通信入门案例

需求：服务端接收客户端的连接请求，并接收多个客户端发送过来的事件。

代码案例

/**
  客户端
 */
public class Client {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //1. 获取通道
        SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));
        //2. 切换非阻塞模式
        sChannel.configureBlocking(false);
        //3. 分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        //4. 发送数据给服务端
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        while(scan.hasNext()){
            String str = scan.nextLine();
            buf.put((new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss").format(System.currentTimeMillis())
                    + "\n" + str).getBytes());
            buf.flip();
            sChannel.write(buf);
            buf.clear();
        }
        //5. 关闭通道
        sChannel.close();
    }
}
/**
 服务端
 */
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1. 获取通道
        ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
        //2. 切换非阻塞模式
        ssChannel.configureBlocking(false);
        //3. 绑定连接
        ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));
        //4. 获取选择器
        Selector selector = Selector.open();
        //5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”
        ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        //6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件
        while (selector.select() > 0) {
            System.out.println("轮一轮");
            //7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)”
            Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
            while (it.hasNext()) {
                //8. 获取准备“就绪”的是事件
                SelectionKey sk = it.next();
                //9. 判断具体是什么事件准备就绪
                if (sk.isAcceptable()) {
                    //10. 若“接收就绪”，获取客户端连接
                    SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();
                    //11. 切换非阻塞模式
                    sChannel.configureBlocking(false);
                    //12. 将该通道注册到选择器上
                    sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (sk.isReadable()) {
                    //13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道
                    SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();
                    //14. 读取数据
                    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
                    int len = 0;
                    while ((len = sChannel.read(buf)) > 0) {
                        buf.flip();
                        System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
                        buf.clear();
                    }
                }
                //15. 取消选择键 SelectionKey
                it.remove();
            }
        }
    }
}

4.9 NIO网络编程应用实例-群聊系统

需求:进一步理解 NIO 非阻塞网络编程机制，实现多人群聊
编写一个 NIO 群聊系统，实现客户端与客户端的通信需求（非阻塞）服务器端：可以监测用户上线，离线，并实现消息转发功能客户端：通过 channel 可以无阻塞发送消息给其它所有客户端用户，同时可以接受其它客户端用户通过服务端转发来的消息

4.9.1 服务端代码实现

public class Server {
    //定义属性
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel ssChannel;
    private static final int PORT = 9999;
    //构造器
    //初始化工作
    public Server() {
        try {
            // 1、获取通道
            ssChannel = ServerSocketChannel.open();
            // 2、切换为非阻塞模式
            ssChannel.configureBlocking(false);
            // 3、绑定连接的端口
            ssChannel.bind(new InetSocketAddress(PORT));
            // 4、获取选择器Selector
            selector = Selector.open();
            // 5、将通道都注册到选择器上去，并且开始指定监听接收事件
            ssChannel.register(selector , SelectionKey.OP_ACCEPT);
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //监听
    public void listen() {
        System.out.println("监听线程: " + Thread.currentThread().getName());
        try {
            while (selector.select() > 0){
                System.out.println("开始一轮事件处理~~~");
                // 7、获取选择器中的所有注册的通道中已经就绪好的事件
                Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
                // 8、开始遍历这些准备好的事件
                while (it.hasNext()){
                    // 提取当前这个事件
                    SelectionKey sk = it.next();
                    // 9、判断这个事件具体是什么
                    if(sk.isAcceptable()){
                        // 10、直接获取当前接入的客户端通道
                        SocketChannel schannel = ssChannel.accept();
                        // 11 、切换成非阻塞模式
                        schannel.configureBlocking(false);
                        // 12、将本客户端通道注册到选择器
                        System.out.println(schannel.getRemoteAddress() + " 上线 ");
                        schannel.register(selector , SelectionKey.OP_READ);
                        //提示
                    }else if(sk.isReadable()){
                        //处理读 (专门写方法..)
                        readData(sk);
                    }
                    it.remove(); // 处理完毕之后需要移除当前事件
                }
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            //发生异常处理....
        }
    }
    //读取客户端消息
    private void readData(SelectionKey key) {
        //取到关联的channle
        SocketChannel channel = null;
        try {
           //得到channel
            channel = (SocketChannel) key.channel();
            //创建buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int count = channel.read(buffer);
            //根据count的值做处理
            if(count > 0) {
                //把缓存区的数据转成字符串
                String msg = new String(buffer.array());
                //输出该消息
                System.out.println("form 客户端: " + msg);
                //向其它的客户端转发消息(去掉自己), 专门写一个方法来处理
                sendInfoToOtherClients(msg, channel);
            }
        }catch (IOException e) {
            try {
                System.out.println(channel.getRemoteAddress() + " 离线了..");
                e.printStackTrace();
                //取消注册
                key.cancel();
                //关闭通道
                channel.close();
            }catch (IOException e2) {
                e2.printStackTrace();;
            }
        }
    }
    //转发消息给其它客户(通道)
    private void sendInfoToOtherClients(String msg, SocketChannel self ) throws  IOException{
        System.out.println("服务器转发消息中...");
        System.out.println("服务器转发数据给客户端线程: " + Thread.currentThread().getName());
        //遍历 所有注册到selector 上的 SocketChannel,并排除 self
        for(SelectionKey key: selector.keys()) {
            //通过 key  取出对应的 SocketChannel
            Channel targetChannel = key.channel();
            //排除自己
            if(targetChannel instanceof  SocketChannel && targetChannel != self) {
                //转型
                SocketChannel dest = (SocketChannel)targetChannel;
                //将msg 存储到buffer
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
                //将buffer 的数据写入 通道
                dest.write(buffer);
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        //创建服务器对象
        Server groupChatServer = new Server();
        groupChatServer.listen();
    }
}

4.9.2 客户端代码实现

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.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;
public class Client {
    //定义相关的属性
    private final String HOST = "127.0.0.1"; // 服务器的ip
    private final int PORT = 9999; //服务器端口
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private String username;
    //构造器, 完成初始化工作
    public Client() throws IOException {
        selector = Selector.open();
        //连接服务器
        socketChannel = socketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", PORT));
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //将channel 注册到selector
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        //得到username
        username = socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);
        System.out.println(username + " is ok...");
    }
    //向服务器发送消息
    public void sendInfo(String info) {
        info = username + " 说：" + info;
        try {
            socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(info.getBytes()));
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    //读取从服务器端回复的消息
    public void readInfo() {
        try {
            int readChannels = selector.select();
            if(readChannels > 0) {//有可以用的通道
                Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    if(key.isReadable()) {
                        //得到相关的通道
                       SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                       //得到一个Buffer
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        //读取
                        sc.read(buffer);
                        //把读到的缓冲区的数据转成字符串
                        String msg = new String(buffer.array());
                        System.out.println(msg.trim());
                    }
                }
                iterator.remove(); //删除当前的selectionKey, 防止重复操作
            } else {
                //System.out.println("没有可以用的通道...");
            }
        }catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //启动我们客户端
        Client chatClient = new Client();
        //启动一个线程, 每个3秒，读取从服务器发送数据
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    chatClient.readInfo();
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(3000);
                    }catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();
        //发送数据给服务器端
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String s = scanner.nextLine();
            chatClient.sendInfo(s);
        }
    }
}

第五章 JAVA AIO深入剖析

Java AIO(NIO.2) ：异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。

AIO
异步非阻塞，基于NIO的，可以称之为NIO2.0
BIO NIO AIO

Socket SocketChannel AsynchronousSocketChannel
ServerSocket ServerSocketChannel AsynchronousServerSocketChannel

与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的
read或write方法即可, 这两种方法均为异步的，对于
读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的
流传入read方法的缓冲区,对于写操作而言，当操作
系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统
主动通知应用程序

即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后
会主动调用回调函数。在JDK1.7中，这部分内容被
称作NIO.2，主要在Java.nio.channels包下增加
了下面四个异步通道：

AsynchronousSocketChannel
AsynchronousServerSocketChannel
AsynchronousFileChannel
AsynchronousDatagramChannel

第六章 BIO、NIO、AIO课程总结

BIO、NIO、AIO：
Java BIO ：同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，
即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处
理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，
当然可以通过线程池机制改善。
Java NIO ：同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个
线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器
上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程
进行处理。
Java AIO(NIO.2) ：异步非阻塞，服务器实现模式为一个有
效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了
再通知服务器应用去启动线程进行处理。

BIO、NIO、AIO适用场景分析:
BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方
式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，
JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。
NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的
架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较
复杂，JDK1.4开始支持。
AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的
架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编
程比较复杂，JDK7开始支持。Netty!

BIO、NIO、AIO

第一章 BIO、NIO、AIO课程介绍

1.1 课程说明

1.2 本课程学习要求

1.3 通信技术整体解决的问题

第二章 Java的I/O演进之路

2.1 I/O 模型基本说明

2.2 I/O模型

2.2.1 Java BIO

2.2.2 Java NIO

2.2.3 Java AIO

2.3 BIO、NIO、AIO 适用场景分析

3 JAVA BIO深入剖析

3.1 Java BIO 基本介绍

3.2 Java BIO 工作机制

3.3 传统的BIO编程实例回顾

服务端案例如下

客户端案例如下

小结

3.4 BIO模式下多发和多收消息

客户端代码如下

服务端代码如下

小结

3.5 BIO模式下接收多个客户端

概述

客户端案例代码如下

服务端案例代码如下

小结

3.6 伪异步I/O变成

3.6.1 概述

3.6.2 客户端源码分析

3.6.3 线程池处理类

3.6.4 服务端源码分析

3.6.5 小结

3.7 基于BIO形式下的文件上传

目标

客户端开发

服务端开发

线程类

小结

3.8 Java BIO模式下的端口转发思想

客户端开发

服务端开发

线程类

小结

3.9 基于BIO模式下的即时通信

项目功能演示

项目案例说明

功能清单简单说明：

案例功能演示

服务端设计

客户端设计

第四章 JAVA NIO深入剖析

4.1 Java NIO基本介绍

4.2 NIO 和BIO的比较

4.3 NIO三大核心原理示意图

Buffer缓冲区

Channel（通道）

Selector选择器

4.4 NIO核心一：缓冲区(Buffer)

缓冲区(Buffer)

Buffer类及其子类

缓冲区的基本属性

Buffer常见方法

缓冲区的数据操作

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤：

缓冲区案例测试(从下向上看)

直接与非直接缓冲区

4.5 NIO核心二：通道(Channel)

通道Channe概述

常用的Channel实现类

FileChannel类

FileChannel的常用方法

案例1-本地文件写数据

案例2-本地文件读数据

案例3-使用Buffer完成文件复制

案例4-分散(Scatter)和聚集(Gather)

案例5-transferFrom()

案例6-transferTo()

4.6 NIO核心三：选择器(Selector)