2.3.3 NIO创建的TimeServer源码分析

我们将在TimeServer例程中给出完整的NIO创建的时间服务器源码。

我们对NIO创建的TimeServer进行简单分析下，16～23行跟之前的一样，设置监听端口。24～25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。

由于这个类相比于传统的Socket编程会稍微复杂一些，在此展开进行详细分析，我们从如下几个关键步骤来讲解多路复用处理类。

（1）30～42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ServerSocket Channel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。

（2）55～77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，通过对就绪状态的Channel集合进行迭代，可以进行网络的异步读写操作。

（3）92～99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。

（4）100～125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，返回值有以下三种可能的结果。

◎ 返回值大于0：读到了字节，对字节进行编解码；

◎ 返回值等于0：没有读取到字节，属于正常场景，忽略；

◎ 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复制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，下面我们看看异步发送应答消息给客户端的情况。

（5）127～135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操作将字节数组复制到缓冲区中，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。