jdk7：浅谈 AIO NIO2.0

一、概述

JDK在1.4引入NIO（同步非阻塞）包之后，终于在1.7版本加入了异步IO的AIO。
同步异步阻塞和非阻塞等概念，建议参考 《Unix网络编程》 卷1. ，这里只谈AIO的api。

二、主要的类

• AsynchronousSocketChannel

• AsynchronousServerSocketChannel

• AsynchronousFileChannel

• AsynchronousDatagramChannel

三、通过aio实现server

先看下AsynchronousServerSocketChannel，它有两个构造方法，选择哪个构造方法，也就选择了不同的编程模型，分别是Future机制和Handler回调机制。Future机制适合需要同步等待获取结果的，Handler机制则看上去则更像纯异步。当然，结果都是一样的，看自己需要或者喜欢哪个模型吧。

public abstract Future<AsynchronousSocketChannel> accept();

public abstract <A> void accept(A attachment,
                                    CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel,? super A> handler);

先看看AsynchronousServerSocketChannel来启动一个server，代码如下。注意accept，无论用future还是handler，这里的调用都是非阻塞的立即返回。这里选用handler的方式，如果有客户端连接上来，handler的会被回调。

public class AioServer {
    
    public final int port = 8080;
    public final int backlog = 2; //跟bio和nio的backlog其实是一样的。指定accpet等待队列的长度
    private AioAcceptHandler acceptHandler;
    private AsynchronousServerSocketChannel serverSocket;
    
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        new AioServer().startup();
    }

    private void startup() throws Exception {
        int availableProcessors = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
        ExecutorService channelWorkers = Executors.newFixedThreadPool(availableProcessors * 2);
        AsynchronousChannelGroup channelGroup = AsynchronousChannelGroup.withCachedThreadPool(channelWorkers , 1);
        serverSocket = AsynchronousServerSocketChannel.open(channelGroup);
        serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port), backlog);
        acceptHandler = new AioAcceptHandler();
        accept();
    }

    public void accept() {
        serverSocket.accept(this, acceptHandler); //非阻塞
    }
}

接下来CompletionHandler的接口吧，代码如下。看到泛型的 V result 就说嘛，当我们使用CompletionHandler的时候，自己需要清楚的知道返回结果是什么。
比如accept中指定的CompletionHandler。它是处理接受连接的，成功返回的话，结果就是套接字，那么我们就要指定泛型V的实际类型为AsynchronousSocketChannel。
再比如read方法中指定CompletionHandler。read是将数据读取到ByteBuffer，而回调CompletionHandler的时候，结果V是读取的数量。所以我们就要指定泛型V的实际类型为Integer。
具体可以看下面的实现代码 AioAcceptHandler 和 AioReadHandler。

public interface CompletionHandler<V,A> {
    //调用结果，附件
    void completed(V result, A attachment);
    //异常对象、附件
    void failed(Throwable exc, A attachment);
}

AioAcceptHandler

public class AioAcceptHandler implements CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, AioServer>{

    public void completed(AsynchronousSocketChannel socket, AioServer aioServer) {
        try {
            System.out.printf("客户端%s连接成功.\n", socket.getRemoteAddress().toString());
            readData(socket);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e1) {}
        } finally {
            aioServer.accept();
        }
    }

    private void readData(AsynchronousSocketChannel socket) {
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(32);   //测试时，可以不设置太大，观察aio的多次read
        socket.read(buf, buf, new AioReadHandler(socket));
    }

    public void failed(Throwable exc, AioServer aioServer) {
        exc.printStackTrace();
    }
}

AioReadHandler

public class AioReadHandler implements CompletionHandler<Integer, ByteBuffer> {

    private AsynchronousSocketChannel socket;
    private ByteArrayOutputStream baos = new ByteArrayOutputStream();
    public AioReadHandler(AsynchronousSocketChannel socket){
        this.socket = socket;
    }
    
    public void completed(Integer result, ByteBuffer buf) {
        System.out.println("result = " + result + " buf = " + buf);
        if (result > 0) {
            buf.flip();
            try {
                baos.write(buf.array()); 
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            buf.clear();
            socket.read(buf, buf, this);
        } else if (result == -1) { //result为-1的时候，客户端的socket已经正常关闭。
            try {
                System.out.printf("客户端%s已经断开.\n", socket.getRemoteAddress().toString());
                String info = new String(baos.toByteArray(), Charset.forName("UTF8"));
                System.out.println(info);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                buf = null;
                try {
                    socket.close();
                } catch (IOException e) {}
            }
        }
    }

    public void failed(Throwable exc, ByteBuffer buf) {
        exc.printStackTrace();
    }
}

基本上，一个简单的AIOServer就上面这点代码拉。实际上我感觉代码比NIO用Selector的方式还是简单清晰多了。至于aio的原理，实际上就是去看看epoll等资料就知道了。

这里附上一个测试的客户端代码：

public class BioClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String txt = "美国在发布的朝鲜军力评估报告中也认为：“朝鲜发展航天运载工具对开发射程可达美国的远程导弹意义重要，射程也许能覆盖美国部分地区。不过，由于朝鲜还没有研发出能够重返大气层的运载火箭，所以‘大浦洞2号’尚不具备搭载弹头的攻击能力。”";
        Socket socket = new Socket("localhost", 8080);
        PrintStream print = new PrintStream(socket.getOutputStream());
        print.print(txt);
        print.close();
        socket.close();
        System.out.println("ok.");
    }
}