Netty-1、网络编程基本概念

1.阻塞IO—Socket

Socket又称“套接字”，应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或应答网络请求。

Socket和ServerSocket类库位于java.net包中。ServerSocket用于服务器端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话。对于一个网络连接来说，套接字是平等的，不会因为在服务器端或在客户端而产生不同的级别。不管是ServerSocket还是Socket，它们的工作都是通过SocketImpl类及其子类完成的。

套接字的连接过程可以分为四个步骤：服务器监听、客户端请求服务器、服务器端连接确认、客户端连接确认并进行通信。

（1）服务器监听：服务器端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是出于等待连接的状态，实时监控网络状态。

（2）客户端请求：客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述要连接的服务器端的套接字，指出服务器端的套接字的地址和端口号，然后向服务器端套接字提出连接请求。

（3）服务器端连接确认：当服务器端的套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求，它就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发送给客户端。

（4）客户端连接确认：一旦客户端确认了此描述，连接就建立好了，双方开始通信。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接收其他客户端套接字的连接请求。

Socket通信步骤：

①创建ServerSocket和Socket

②打开连接到Socket的输入/输出流

③按照协议对Socket进行读写操作

④关闭输入输出流、关闭Socket

服务器端：

①创建ServerSocket对象，绑定监听端口

②通过accept()方法监听客户端请求

③建立连接后，通过输入流读取客户端发送的请求信息

④通过输出流向客户端发送响应信息

⑤关闭相关资源

客户端：

①创建Socket对象，指明需要连接的服务器的地址和端口号

②连接建立后，通过输出流向服务器端发送请求信息

③通过输入流获取服务器响应信息

④关闭响应资源

2.IO（BIO）与NIO的区别

其本质就是阻塞和非阻塞的区别。

阻塞概念：应用程序在获取网络数据的时候，如果网络传输数据很慢，那么程序就一直等着，直到传输完毕为止。

非阻塞概念：应用程序直接可以获取已经准备就绪的数据，无需等待。

IO为同步阻塞形式，NIO为同步非阻塞形式。NIO没有实现异步，在JDK1.7之后，升级了NIO库包，支持异步非阻塞通信模型，即NIO2.0(AIO)。

同步和异步：同步和异步一般是面向操作系统与应用程序对IO操作的层面上来区别的。①同步时，应用程序会直接参与IO读写操作，并且应用程序会直接阻塞到某一个方法上，直到数据准备就绪（BIO）；或者采用轮询的策略实时检查数据的就绪状态，如果就绪则获取数据（NIO）。②异步时，则所有的IO读写操作都交给操作系统处理，与应用程序没有直接关系，应用程序并不关心IO读写，当操作系统完成IO读写操作时，会向应用程序发出通知，应用程序直接获取数据即可。

同步说的是Server服务端的执行方式，阻塞说的是具体的技术，接收数据的方式、状态（io、nio）。

3.NIO编程介绍

学习NIO编程，首先需要了解几个概念：

（1）Buffer（缓冲区）

Buffer是一个对象，它包含一些需要写入或者读取的数据。在NIO类库中加入Buffer对象，体现了新类库与原IO的一个重要区别。在面向流的IO中，可以直接将数据写入或读取到Stream对象中。在NIO类库中，所有的数据都是用缓冲区处理的（读写）。 缓冲区实质上是一个数组，通常它是一个字节数组（ByteBuffer），也可以使用其他类型的数组。这个数组为缓冲区提供了访问数据的读写等操作属性，如位置、容量、上限等概念，具体的可以参考API文档。

Buffer类型：最常使用的是ByteBuffer，实际上每一种java基本类型都对应了一种缓存区（除了Boolean类型）。

①ByteBuffer②CharBuffer③ShortBuffer④IntBuffer⑤LongBuffer⑥FloatBuffer⑦DoubleBuffer

（2）Channel（管道、通道）

Channel就像自来水管道一样，网络数据通过Channel读取和写入，通道与流的不同之处在于通道是双向的，而流只能在一个方向上移动（一个流必须是InputStream或者OutputStream的子类），而通道可以用于读、写或者二者同时进行，最关键的是可以和多路复用器集合起来，有多种的状态位，方便多路复用器去识别。通道分为两大类：一类是用于网络读写的SelectableChannel，另一类是用于文件操作的FileChannel，我们使用的SocketChannel和ServerSocketChannel都是SelectableChannel的子类。

（3）Selector（选择器、多路复用器）

是NIO编程的基础，非常重要。多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力。简单说，就是Selector会不断的轮询注册在其上的通道（Channel），如果某个通道发生了读写操作，这个通道就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以取得就绪的Channel集合，从而进行后续的IO操作。一个多路复用器（Selector）可以负责成千上万的通道（Channel），没有上限。这也是JDK使用了epoll代替传统的select实现，获得连接句柄（客户端）没有限制。那也就意味着我们只要一个线程负责Selector的轮询，就可以接入成千上万个客户端，这是JDK NIO库的巨大进步。

Selector线程类似一个管理者（Master），管理了成千上万个管道，然后轮询哪个管道的数据已经准备好了，通知CPU执行IO的读取或写入操作。

Selector模式：当IO事件（管道）注册到选择器以后，Selector会分配给每个管道一个key值，相当于标签。Selector选择器是以轮询的方式进行查找注册的所有IO事件（管道），当IO事件（管道）准备就绪后，Selector就会识别，会通过key值来找到相应的管道，进行相关的数据处理操作（从管道中读取或写入数据，写到缓冲区中）。每个管道都会对选择器进行注册不同的事件状态，以便选择器查找。

事件状态：

SelectionKey.OP_CONNECT

SelectionKey.OP_ACCEPT

SelectionKey.OP_READ

SelectionKey.OP_WRITE