Java NIO 實作 Socket 通訊完整範例

Java NIO (New I/O) 自 JDK 1.4 引入，透過 Channel、Buffer、Selector 等核心元件，支援非阻塞式 I/O，能顯著提升高併發網路應用的效能。本文提供一個完整的 Client/Server 範例，示範如何使用 NIO 進行物件序列化傳輸。

核心類別說明

• Buffer：資料緩衝區，作為讀寫的暫存。
• Channel：雙向傳輸管道，連接 Buffer 與資料源（Socket）。
• Selector：多路複用器，單一執行緒即可管理多個 Channel 的就緒事件（連線、讀、寫）。

輔助類別

SerializableUtil - 物件序列化工具

public class SerializableUtil {
    public static byte[] toBytes(Object object) { /* 省略：使用 ByteArrayOutputStream + ObjectOutputStream */ }
    public static Object toObject(byte[] bytes) { /* 省略：使用 ByteArrayInputStream + ObjectInputStream */ }
}

傳輸物件定義

public class MyRequestObject implements Serializable { /* name, value, bytes 欄位 */ }
public class MyResponseObject implements Serializable { /* name, value, bytes 欄位 */ }

Server 端實作 (MyServer3)

Server 建立 ServerSocketChannel 設為非阻塞，註冊 OP_ACCEPT 到 Selector。事件迴圈中處理新連線，並為每個 SocketChannel 讀取完整資料流，反序列化為 MyRequestObject，處理後回傳 MyResponseObject。

// 關鍵片段
selector = Selector.open();
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(10000));
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

while (selector.select() > 0) {
    Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();
    while (it.hasNext()) {
        SelectionKey key = it.next(); it.remove();
        if (key.isAcceptable()) { /* accept 新連線 */ }
        else if (key.isReadable()) { /* 讀取資料 */ }
    }
}

Client 端實作 (MyClient3)

Client 啟動 100 條執行緒並發連線測試。每個執行緒建立 SocketChannel 連線，發送請求物件，關閉輸出流 (shutdownOutput) 告知 Server 訊息結束，然後讀取回應。

// Client 執行緒片段
socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 10000));
sendData(socketChannel, requestObj); // 內部 write + shutdownOutput
MyResponseObject resp = receiveData(socketChannel); // 讀取直到 -1
socketChannel.socket().shutdownInput();

執行與驗證

1. 先啟動 MyServer3.main。
2. 再啟動 MyClient3.main。
3. 觀察雙方 Console 輸出的請求/回應物件內容。

此範例展示了 NIO 非阻塞模型下，單執行緒處理多連線的基本架構，適合作為高效能網路程式的起點。