Java NIO套接字【源码笔记】

一、TCP/IP套接字函数交互图示
二、交互示例
三、本地函数释义
四、本文总结
五、参考书籍
六、系列文章

ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); // @1
ssc.socket().bind (new InetSocketAddress(8121)); // @2
ssc.configureBlocking (false); // @3
while (true) {
    SocketChannel sc = ssc.accept( ); // @4
    if (sc == null) {
        Thread.sleep (2000);
    } else {
        Path path = Paths.get("/mytest/test01.tmp");
        FileChannel fileChannel = FileChannel.open(path,
                EnumSet.of(StandardOpenOption.CREATE,
                        StandardOpenOption.TRUNCATE_EXISTING,
                        StandardOpenOption.WRITE)
        );
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        while(sc.read(buffer) > 0) {
            buffer.flip();
            fileChannel.write(buffer);
            buffer.clear();
        }
        fileChannel.close();
        System.out.println("Receive finish.");
        sc.close( ); // @5
    }
}

SocketChannel server = SocketChannel.open();
SocketAddress socketAddr = new InetSocketAddress("localhost", 8121);
server.connect(socketAddr); // @6
Path path = Paths.get("/mytest/test02.tmp");
FileChannel fileChannel = FileChannel.open(path);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
while(fileChannel.read(buffer) > 0) {
    buffer.flip();
    server.write(buffer);
    buffer.clear();
}
fileChannel.close();
System.out.println("Sent finish");
server.close();

fd = socket(domain, type, 0);

int type = (stream ? SOCK_STREAM : SOCK_DGRAM);
int socket(int domain, int type, int protocol);

socket()为通讯创建一个端点，为套接字返回一个文件描述符。 
socket()有三个参数：
domain 为创建的套接字指定协议集（或称做地址族 address family)。例如：
    AF_INET 表示IPv4网络协议
    AF_INET6 表示IPv6
    AF_UNIX 表示本地套接字（使用一个文件）
type（socket类型）如下：
    SOCK_STREAM （可靠的面向流服务或流套接字）
    SOCK_DGRAM （数据报文服务或者数据报文套接字）
    SOCK_SEQPACKET （可靠的连续数据包服务）
    SOCK_RAW (在网络层之上自行指定运输层协议头，即原始套接字)
protocol 指定实际使用的传输协议。
    最常见的就是IPPROTO_TCP、IPPROTO_SCTP、IPPROTO_UDP、IPPROTO_DCCP

NET_Bind(int fd, struct sockaddr *him, int len)
rv = bind(fd, him, len);

intbind(int sockfd, const struct sockaddr *my_addr, socklen_t addrlen);

bind() 为一个套接字分配地址
bind()有三个参数
    sockfd, 表示使用bind函数的套接字描述符
    my_addr, 指向sockaddr结构（用于表示所分配地址）的指针
    addrlen, 用socklen_t字段指定了sockaddr结构的长度
如果发生错误，函数返回值为-1，否则为0

int flags = fcntl(fd, F_GETFL);
int newflags = blocking ? (flags & ~O_NONBLOCK) : (flags | O_NONBLOCK);
return (flags == newflags) ? 0 : fcntl(fd, F_SETFL, newflags);

int fcntl(int descriptor,int command,...)

fcntl函数可执行各种描述符控制的操作。
* fcntl函数关于I/O的特性
  非阻塞式I/O。通过使用F_SETFL命令设置O_NONBLOCK文件状态标志，可以把一个套接字设置成非阻塞型。例如：
  flags = flags | O_NONBLOCK;
  fcntl(fd, F_SETFL, flags);
* 信号驱动式I/O。通过使用F_SETFL命令设置O_ASYNC文件状态标志，可以把套接字设置成一旦其状态发生变化，内核就产生一个SIGIO信号。

// Java层
accept0(FileDescriptor ssfd, FileDescriptor newfd,
                               InetSocketAddress[] isaa)
// C层
newfd = (jint)accept(ssfd, (struct sockaddr *)&sa, &addrlen);

intaccept(int socket, struct sockaddr *address, int *address_len);

accept用于从已完成连接队列头返回下一个已完成连接。如果accept成功，那么其返回值是由内核自动生成的一个全新描述符，代表与返回客户的TCP连接。
第一个参数：“监听套接字描述符”（由socket创建，随后用做bind和listen的第一个参数描述符），accept的返回值为“已连接套接字描述符”。一个服务器通常仅仅创建一个“监听套接字”（由socket创建，随后用做bind和listen的第一个参数的描述符）。内核为每个由服务器进程接受的客户端连接创建一个“已连接套接字”（TCP三路握手已经完成），当服务器完成对某个给定客户端的服务时，相应的已连接套接字就关闭。
第二个参数：address为sockaddr_in结构体变量
第三个参数：address的长度

int result = close(fd);

int close(int sockfd)

通常的Unix close函数也用来关闭套接字，并终止TCP连接。

rv = connect(fdval(env, fdo), (struct sockaddr *)&sa, sa_len);

intconnect(int sockfd, const struct sockaddr *servaddr, socklen_t addrlen)

TCP用户用connect函数建立与TCP服务器的连接。
第一个参数：sockfd是由socket函数返回的套接字描述符
第二个参数：套接字地址结构的指针
第三个参数：地址结构大小