Java NIO ServerSocketChannel、SocketChannel、DatagramChannel

前面我们介绍了 FileChannel，本篇我们来一起学习 SocketChannel, ServerSocketChannel 与 DatagramChannel。

ServerSocketChannel

Java NIO ServerSocketChannel 是用于监听 TCP 端口连接的通道，与 Java 标准 IO 中的 ServerSocket 一样。ServerSocketChannel 位于 java.nio.channels 包下。

例如：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));

while(true){
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

    //do something with socketChannel...
}

打开 ServerSocketChannel

通过调用 ServerSocketChannel.open() 方法，即可打卡一个 ServerSocketChannel：

1	ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

关闭 ServerSocketChannel

调用 serverSocketChannel 中的 close() 方法，即可关闭：

1	serverSocket.close();

监听传入连接

通过调用 ServerSocketChannel.accept() 方法，我们可以来监听 TCP 端口上的连接。当 accept () 返回时，它将返回带有传入连接的 SocketChannel。因此，accept () 方法会一直阻塞到有传入连接到达位置。

由于您通常不想只听一个连接，所以在 while 循环中调用 accept ()。如下：

while(true){
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
    //do something with socketChannel...
}

Non-blocking 模式

ServerSocketChannel 可以设置为 non-blocking 模式，即使没有传入连接达到，accept () 方法也会立即返回。因此，你需要检查返回的 SocketChannel 是否为 null。例如：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);

while(true){
    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

    if(socketChannel != null){
        //do something with socketChannel...
    }
}

SocketChannel

Java NIO SocketChannel 是用于连接 TCP 网络 Socket 的通道。有两种方式可以来创建 SocketChannel：

打开一个 SocketChannel，并连接到网络上的某个服务的 TCP 端口上。
在 ServerSocketChannel 中提到过，当有传入连接进来是，ServerSocketChannel 的 accpet () 方法可以获得 SocketChannel.

打开 SocketChannel

1 2	SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 80));

关闭 SocketChannel

1	socketChannel.close();

读取数据

从 socketchannel 中读取数据到 byteBuffer 中。

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ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = socketChannel.read(buf);

写入数据

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());

buf.flip();

while(buf.hasRemaining()) {
    channel.write(buf);
}

Non-blocking 模式

我们可以设置 SocketChannel 为非阻塞模式，这样的话，你就可以用异步模式来调用 connect(), read() 和 write() 方法。

connect()

如果 SocketChannel 处于非阻塞模式，并且调用了 connect () 方法，这个方法会在连接建立之前返回。我们可以通过调用 finishConnect () 来判断连接是否建立。像这样：

socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 80));

while(! socketChannel.finishConnect() ){
    //wait, or do something else...    
}

write()

在非阻塞模式下，write () 方法可能在没有写入任何内容的情况下就返回了。因此，您需要在循环中调用 write () 方法。

read()

在非阻塞模式下，read() 方法可能在没有读取任何数据的情况下就返回了。因此，您需要注意返回的 int，它会告诉读取了多少字节。

示例

见前面文章中的示例代码。

DatagramChannel

DatagramChannle 是一个可以用于发送和接收 UDP 数据包的通道。由于 UDP 是一种无连接的网络协议，因此我们不能像在其他通道中那样默认读取和写入 DatagramChannel，而是发送和接收数据包。

打开 DatagramChannel

在 UDP 端口 9999 上接收数据包：

1 2	DatagramChannel channel = DatagramChannel.open(); channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));

接收数据

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();

channel.receive(buf);

receive() 方法将会把收到的数据包中的内容复制到 Buffer 中。如果接收到的数据比 Buffer 的容量还大，多余的数据会默认丢弃掉。

发送数据

String newData = "New String to write to file..." + System.currentTimeMillis();
    
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
buf.clear();
buf.put(newData.getBytes());
buf.flip();

int bytesSent = channel.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 80));

此示例将字符串发送到 UDP 端口 80 上的 “127.0.0.1” 服务器。但是没有任何内容正在侦听该端口，因此不会发生任何事情。由于 UDP 不对数据传送做出任何保证，因此不会通知你是否收到了发送数据包。

示例

我们用 DatagramChannel 来实现一下 EchoServer。

DatagramSocketEchoServer

package one.wangwei.java.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.DatagramChannel;

public class DatagramSocketEchoServer {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            DatagramChannel server = DatagramChannel.open();
            InetSocketAddress sAddr = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8989);
            server.bind(sAddr);
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

            while (true) {
                System.out.println("Waiting for a message from a remote host at " + sAddr);
                SocketAddress remoteAddr = server.receive(byteBuffer);
                byteBuffer.flip();
                int limits = byteBuffer.limit();
                byte[] bytess = new byte[limits];
                byteBuffer.get(bytess, 0, limits);
                String msg = new String(bytess);

                System.out.println("Client at " + remoteAddr + " says: " + msg);
                byteBuffer.rewind();
                server.send(byteBuffer, remoteAddr);
                byteBuffer.clear();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

DatagramSocketEchoClient

package one.wangwei.java.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.DatagramChannel;

public class DatagramSocketEchoClient {

    public static void main(String[] args) {
        try {
            DatagramChannel client = DatagramChannel.open();
            client.bind(null);

            String msg = "hello";
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
            InetSocketAddress serverAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8989);

            client.send(buffer, serverAddress);
            buffer.clear();
            client.receive(buffer);
            buffer.flip();

            int limits = buffer.limit();
            byte[] bytes = new byte[limits];
            buffer.get(bytes, 0, limits);
            String response = new String(bytes);
            System.out.println("Server response: " + response);
            client.close();

        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

ServerSocketChannel

打开 ServerSocketChannel

关闭 ServerSocketChannel

监听传入连接

Non-blocking 模式

SocketChannel

打开 SocketChannel

关闭 SocketChannel

读取数据

写入数据

Non-blocking 模式

connect()

write()

read()

示例

DatagramChannel

打开 DatagramChannel

接收数据

发送数据

示例

DatagramSocketEchoServer

DatagramSocketEchoClient

参考资料