一、java io分類

java io目前包括了BIO(同步阻塞),NIO(同步非阻塞),AIO(非同步非阻塞)三種。如果不太瞭解同步、非同步、阻塞、非阻塞，看我前面的文章

二、JAVA BIO

BIO比較簡單，我先簡單說一下socket中關於埠的兩個方法。

socket.getLocalPort();//從字面理解是獲取本地埠號;對於服務端的socket就是獲取監聽的埠號;對於客戶端來講，獲取的就是客戶端socket中墮機分配的端
socket.getPort(); //這個方法是獲取遠端埠;對於服務端來講，獲取的就是客戶端socket隨機分配的埠號;對於客戶端來講，就是服務端的臨聽埠號。
 

不知道我上面的解釋大家能否理解。個人理解當客戶端和服務端建立連線後，共用一個socket(全雙工).對於一個socket(客戶端的socket)，裡面是有宿主機ip,埠，伺服器的ip和埠.但站在服務端視角來看，socket資訊中就會有宿主機ip、埠，客戶端ip和埠。如果還不理解，請多看幾次。或看一下第三部分的文件再返回來看。

關於BIO知識可以看看網上的文章.下面的BIO的一個Demo可以直接跑，注意紅色部分

package com.cbird.io.aio;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * <p>TODO</p>
 * <p>
 * <PRE>
 * <BR>    修改記錄
 * <BR>-----------------------------------------------
 * <BR>    修改日期         修改人          修改內容
 * </PRE>
 *
 * @author kugua
 * @version 1.0
 * @Date Created in 2018年07月11日 22:12
 * @since 1.0
 */
public class BioDemo {


    public static void main(String[] args) {

        new Thread(()->{
            BioServer.start();
        }).start();

        try {
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("start client");
        Client.send();
    }

    public static class BioServer {

        private static final int PORT = 8080;
        private static ServerSocket serverSocket;

        public static void start() {
            if (serverSocket != null) {
                System.out.println("serverSocket is not null");
                return ;
            }
            try {
                serverSocket = new ServerSocket(PORT);
                System.out.println("Bio server start");
                while (true) {
                    Socket socket = serverSocket.accept();
                    System.out.println("one connection port :" + socket.getPort());
 

                    new Thread(new ServerHandler(socket)).start();
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                if (serverSocket != null) {
                    System.out.println("close server");
                    try {
                        serverSocket.close();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    serverSocket = null;
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 服務端程式
     * @author kugua
     * @created
     * @param
     * @return
     */
    public static class ServerHandler implements Runnable {

        private Socket socket;

        public ServerHandler(Socket socket) {
            this.socket = socket;
        }

        @Override
        public void run() {
            try (BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                    PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {
                String line = br.readLine();
                pw.println("你輸入的是:" + line);
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }


    public static class Client {

        private static int SERVER_PORT = 8080;

        private static final String SERVER_IP = "127.0.0.1";

        public static void send() {
            int i = 0;
            while (true) {
                i ++;
                try (Socket socket = new Socket(SERVER_IP, SERVER_PORT);
                     BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
                     PrintWriter pw = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true)) {

                    pw.println("My name is client" + i);
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(400);
                    String line = br.readLine();
                    System.out.println("server response:" + line + ", clientport:" + socket.getPort()
 
 + ",LocalPort:" + socket.getLocalPort());
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }

        }

    }


}

這個是JAVA BIO的一個簡單示例，當然很容易想到服務端在處理客戶端socket連線時每次新建執行緒可以調整為執行緒池進行優化。

三、服務端只監聽了一個埠，為什麼可以和這麼多客戶端socket建立連線？

以下內容全是從參考中拷過來的。

要寫網路程式就必須用Socket，這是程式設計師都知道的。而且，面試的時候，我們也會問對方會不會Socket程式設計？一般來說，很多人都會說，Socket程式設計基本就是listen，accept以及send，write等幾個基本的操作。是的，就跟常見的檔案操作一樣，只要寫過就一定知道。
對於網路程式設計，我們也言必稱TCP/IP，似乎其它網路協議已經不存在了。對於TCP/IP，我們還知道TCP和UDP，前者可以保證資料的正確和可靠性，後者則允許資料丟失。最後，我們還知道，在建立連線前，必須知道對方的IP地址和埠號。除此，普通的程式設計師就不會知道太多了，很多時候這些知識已經夠用了。最多，寫服務程式的時候，會使用多執行緒來處理併發訪問。
 
我們還知道如下幾個事實：
1。一個指定的埠號不能被多個程式共用。比如，如果IIS佔用了80埠，那麼Apache就不能也用80埠了。
2。很多防火牆只允許特定目標埠的資料包通過。
3。服務程式在listen某個埠並accept某個連線請求後，會生成一個新的socket來對該請求進行處理。
於是，一個困惑了我很久的問題就產生了。如果一個socket建立後並與80埠繫結後，是否就意味著該socket佔用了80埠呢？如果是這樣的，那麼當其accept一個請求後，生成的新的socket到底使用的是什麼埠呢（我一直以為系統會預設給其分配一個空閒的埠號）？如果是一個空閒的埠，那一定不是80埠了，於是以後的TCP資料包的目標埠就不是80了--防火牆一定會組織其通過的！實際上，我們可以看到，防火牆並沒有阻止這樣的連線，而且這是最常見的連線請求和處理方式。我的不解就是，為什麼防火牆沒有阻止這樣的連線？它是如何判定那條連線是因為connet80埠而生成的？是不是TCP資料包裡有什麼特別的標誌？或者防火牆記住了什麼東西？
 後來，我又仔細研讀了TCP/IP的協議棧的原理，對很多概念有了更深刻的認識。比如，在TCP和UDP同屬於傳輸層，共同架設在IP層（網路層）之上。而IP層主要負責的是在節點之間（End to End）的資料包傳送，這裡的節點是一臺網路裝置，比如計算機。因為IP層只負責把資料送到節點，而不能區分上面的不同應用，所以TCP和UDP協議在其基礎上加入了埠的資訊，埠於是標識的是一個節點上的一個應用。除了增加埠資訊，UPD協議基本就沒有對IP層的資料進行任何的處理了。而TCP協議還加入了更加複雜的傳輸控制，比如滑動的資料傳送視窗（Slice Window），以及接收確認和重發機制，以達到資料的可靠傳送。不管應用層看到的是怎樣一個穩定的TCP資料流，下面傳送的都是一個個的IP資料包，需要由TCP協議來進行資料重組。
所以，我有理由懷疑，防火牆並沒有足夠的資訊判斷TCP資料包的更多資訊，除了IP地址和埠號。而且，我們也看到，所謂的埠，是為了區分不同的應用的，以在不同的IP包來到的時候能夠正確轉發。

TCP/IP只是一個協議棧，就像作業系統的執行機制一樣，必須要具體實現，同時還要提供對外的操作介面。就像作業系統會提供標準的程式設計介面，比如Win32程式設計介面一樣，TCP/IP也必須對外提供程式設計介面，這就是Socket程式設計介面--原來是這麼回事啊！

在Socket程式設計接口裡，設計者提出了一個很重要的概念，那就是socket。這個socket跟檔案控制代碼很相似，實際上在BSD系統裡就是跟檔案控制代碼一樣存放在一樣的程序控制代碼表裡。這個socket其實是一個序號，表示其在控制代碼表中的位置。這一點，我們已經見過很多了，比如檔案控制代碼，視窗控制代碼等等。這些控制代碼，其實是代表了系統中的某些特定的物件，用於在各種函式中作為引數傳入，以對特定的物件進行操作--這其實是C語言的問題，在C++語言裡，這個控制代碼其實就是this指標，實際就是物件指標啦。

現在我們知道，socket跟TCP/IP並沒有必然的聯絡。Socket程式設計介面在設計的時候，就希望也能適應其他的網路協議。所以，socket的出現只是可以更方便的使用TCP/IP協議棧而已，其對TCP/IP進行了抽象，形成了幾個最基本的函式介面。比如create，listen，accept，connect，read和write等等。

現在我們明白，如果一個程式建立了一個socket，並讓其監聽80埠，其實是向TCP/IP協議棧聲明瞭其對80埠的佔有。以後，所有目標是80埠的TCP資料包都會轉發給該程式（這裡的程式，因為使用的是Socket程式設計介面，所以首先由Socket層來處理）。所謂accept函式，其實抽象的是TCP的連線建立過程。accept函式返回的新socket其實指代的是本次建立的連線，而一個連線是包括兩部分資訊的，一個是源IP和源埠，另一個是宿IP和宿埠。所以，accept可以產生多個不同的socket，而這些socket裡包含的宿IP和宿埠是不變的，變化的只是源IP和源埠。這樣的話，這些socket宿埠就可以都是80，而Socket層還是能根據源/宿對來準確地分辨出IP包和socket的歸屬關係，從而完成對TCP/IP協議的操作封裝！而同時，放火牆的對IP包的處理規則也是清晰明瞭，不存在前面設想的種種複雜的情形。

明白socket只是對TCP/IP協議棧操作的抽象，而不是簡單的對映關係，這很重要！

套接字（socket）概念
套接字（socket）是通訊的基石，是支援TCP/IP協議的網路通訊的基本操作單元。它是網路通訊過程中端點的抽象表示，包含進行網路通訊必須的五種資訊：連線使用的協議，本地主機的IP地址，本地程序的協議埠，遠地主機的IP地址，遠地程序的協議埠。

應用層通過傳輸層進行資料通訊時，TCP會遇到同時為多個應用程式程序提供併發服務的問題。多個TCP連線或多個應用程式程序可能需要通過同一個 TCP協議埠傳輸資料。為了區別不同的應用程式程序和連線，許多計算機作業系統為應用程式與TCP／IP協議互動提供了套接字(Socket)介面。應用層可以和傳輸層通過Socket介面，區分來自不同應用程式程序或網路連線的通訊，實現資料傳輸的併發服務

看完上面的資料我想大家對socket會有一個入門級的認識，如果還不清楚，多看幾次，然後還不懂，就多百度或留言，如有問題請隨時指出。

五 、參考資料

https://blog.csdn.net/anxpp/article/details/51512200

https://blog.csdn.net/perfectguyipeng/article/details/70238963

https://blog.csdn.net/u011555996/article/details/72877549