Java NIO 之 Socket Channel
在Java NIO中用Channel来对程序与进行I/O操作主体的连接关系进行抽象，这些IO主体包括如文件、Socket或其他设备。简而言之，指代了一种与IO操作对象间的连接关系。
按照Channel接口的定义，Channel只有open和closed两种状态，只有在channel处于open状态下对其操作时才有效，而对closed的channel进行操作会导致抛出异常。相应的Channel接口也仅有isOpen()和close()两种方法。
在Socket编程中，常用的Channel类是ServerSocketChannel和SocketChannel。ServerSocketChannel表示作为Socket服务端，处于监听状态的Socket连接。而SocketChannel表示一个已经建立的Socket连接。
ServerSocketChannel具有accept()方法，当该方法成功返回时，会返回一个已经建立的SocketChannle对象，这也表示了这两种代表不同状态的Socket Channel间的联系和区别。ServerSocketChannel通过bind()方法绑定到本地地址，并且可以通过setOption()方法设置SO_RCVBUF（Socket接收缓冲区大小）和SO_REUSEADDR（是否重用Socket地址，由于Socket在关闭时需要经过多个状态的变迁，这个选项通常在需要快速重启的场景下有用）两个Socket选项。
SocketChannel采用connet()方法建立连接，并且支持非阻塞式建立，在非阻塞状态下连接的最终建立状态通过isConnetionPending()和finishConnect()进行组合判断。SocketChannel同时支持异步关闭，若写线程主动关闭了Channel，则并发的读操作将读取不到内容；若读线程主动关闭了Channel，则并发的写操作将得到AsynchronousCloseException。同样的对SocketChannle可以通过setOption()方法设置若干选项，包括：SO_SNDBUF(发送缓冲区), SO_RCVBUF, SO_KEEPALIVE（是否采用协议栈实现的保活机制，默认为FALSE）, SO_REUSEADDR, SO_LINGER(阻塞式连接下的关闭等待时长), TCP_NODELAY（是否禁用Nagle算法）。
这两个类涉及的相关类图如下图所示：
可见，ServerSocketChannel和SocketChannel均继承了SelectableChannel以支持与Selector配合实现非阻塞式IO。SocketChannel继承了若干支持读写操作的Channel以支持读写操作。
另外，Channel的读写需要借助于Buffer，可见在NIO中Buffer是程序中其他对象与Channel交互的中介，通过Buffer和Channel的配合实现对I/O对象的读写操作。
几个关键的接口定义如下
public interface Channel {
/**
* 判断是否开启
* @return
*/
public boolean isOpen();
public void close() throws IOException;
}
/**
* 可中断Channel</p>
* 1. 可被异步关闭. 若当前线程阻塞于Channel的读写操作，</l>
* 当另一线程调用close操作后，当前线程会收到一个AsynchronousCloseException</p>
*
* 2. 可中断. 若当前线程阻塞于Channel,当其他线程触发interrupt方法时</l>
* 会导致Channel Close,当前线程收到一个ClosedByInterruptException,
* 其interrupt状态被设置</p>
*
* 3. 若当前线程interrupt状态已被设置，当调用当前Channel的阻塞IO操作时，</l>
* channel会被close，线程会收到ClosedByInterruptException. </l>
* 其interrupt状态保持不变.</p>
*
* @author luojiahu
*
*/
public interface InterruptibleChannel extends Channel{
public void close() throws IOException;
}
/**
* 可读Byte Channel
* 可对当前Channel阻塞读. 若有其他线程正对当前Channel进行读操作,</l>
* 调用read会一直阻塞至其他上一读操作完成。
*
* @author luojiahu
*
*/
public interface ReadableByteChannel extends Channel {
/**
* 从当前Channel中读取内容写入Buffer</l>
* 是否能够读入内容，取决于当前Channel的状态.</l>
* 如，对于一个非阻塞的Socket Channel，如果当前socket的</l>
* 接收缓冲区没有任何内容，则不能写入任何内容到src
* @param src
* @return
* @throws IOException
*/
public int read(ByteBuffer src) throws IOException;
}
/**
* 可写Byte Channel
* 可对当前Channel阻塞写.</l>
* @author luojiahu
*
*/
public interface WritableByteChannel extends Channel {
/**
* 从dst buffer中读取内容写入当前Channel</l>
* 是否能够写入内容取决于当前Channel的状态</l>
* 如对于非阻塞 Socket Channel，只能写入不大于</l>
* 对应写入缓冲区可写大小的内容
*
* @param dst
* @throws IOException
*/
public void write(ByteBuffer dst) throws IOException;
}
/**
* 网络socket channel</l>
* @author luojiahu
*
*/
public interface NetWorkChannel extends Channel{
/**
* 绑定到本地地址</l>
* 一旦绑定，则绑定直至通道关闭</l>
* 如果参数未空，则绑定至自动分配的地址
* @param local
* @return
* @throws IOException
*/
NetWorkChannel bind(SocketAddress local) throws IOException;
/**
* 获取绑定的本地地址
* @return
* @throws IOException
*/
SocketAddress getLocalAddress() throws IOException;
/**
* 设定socket 选项
* @param name
* @param value
* @return
* @throws IOException
*/
<T> NetworkChannel setOption(SocketOption<T> name, T value) throws IOException;
}
