java中socket的用法 socket java编程 _服务端

一、前言
最近公司在预研设备app端与服务端的交互方案，主要方案有：
服务端和app端通过阿里iot套件实现消息的收发；服务端通过极光推送主动给app端推消息，app通过rest接口与服务端进行交互；服务端与app通过mqtt消息队列来实现彼此的消息交互；服务端与app通过原生socket长连接交互。虽然上面的一些成熟方案肯定更利于上生产环境，但它们通讯基础也都是socket长连接，所以本人主要是预研了一下socket长连接的交互，写了个简单demo，采用了BIO的多线程方案，集成了springboot，实现了自定义简单协议，心跳机制，socket客户端身份强制验证，socket客户端断线获知等功能，并暴露了一些接口，可通过接口简单实现客户端与服务端的socket交互。
Github源码：

https://github.com/DavidDingXu/springboot-socket-demo

二、IO通讯模型
1. IO通讯模型简介
IO通讯模型主要包括阻塞式同步IO(BIO)，非阻塞式同步IO，多路复用IO以及异步IO 。
该部分内容总结自专栏文章：

https://blog.csdn.net/yinwenjie/column/info/sys-communication/3

1.1 阻塞式同步IO
BIO就是：blocking IO 。最容易理解、最容易实现的IO工作方式，应用程序向操作系统请求网络IO操作，这时应用程序会一直等待；另一方面，操作系统收到请求后，也会等待，直到网络上有数据传到监听端口；操作系统在收集数据后，会把数据发送给应用程序；最后应用程序受到数据，并解除等待状态。
BIO通讯示意图
1.2 非阻塞式同步IO
这种模式下，应用程序的线程不再一直等待操作系统的IO状态，而是在等待一段时间后，就解除阻塞。如果没有得到想要的结果，则再次进行相同的操作。这样的工作方式，暴增了应用程序的线程可以不会一直阻塞，而是可以进行一些其他工作。
非阻塞式IO示意图
1.3 多路复用IO（阻塞非阻塞）
多路复用IO示意图
目前流程的多路复用IO实现主要包括四种：select、poll、epoll、kqueue 。下表是他们的一些重要特性的比较：
1.4 异步IO
异步IO则是采用“订阅-通知”模式：即应用程序向操作系统注册IO监听，然后继续做自己的事情。当操作系统发生IO事件，并且准备好数据后，在主动通知应用程序，触发相应的函数。
异步IO示意图
和同步IO一样，异步IO也是由操作系统进行支持的。微软的windows系统提供了一种异步IO技术：IOCP（I/O Completion Port，I/O完成端口）；
Linux下由于没有这种异步IO技术，所以使用的是epoll（上文介绍过的一种多路复用IO技术的实现）对异步IO进行模拟。
2. Java对IO模型的支持
Java对阻塞式同步IO的支持主要是java.net包中的Socket套接字实现；Java中非阻塞同步IO模式通过设置serverSocket.setSoTimeout(100);即可实现；Java 1.4中引入了NIO框架(java.nio包)可以构建多路复用、同步非阻塞IO程序；Java 7中对NIO进行了进一步改进，即NIO2,引入了异步非阻塞IO方式。由于是要实现socket长连接的demo，主要关注其一些实现注意点及方案，所以本demo采用了BIO的多线程方案，该方案代码比较简单、直观，引入了多线程技术后，IO的处理吞吐量也大大提高了。下面是BIO多线程方案server端的简单实现：