javaNIO编程

javaNIO编程

Unblocking IO（New IO）： 同步非阻塞的编程方式

NIO 本身是基于事件驱动思想来完成的，其主要想解决的是 BIO 的大并发问题，NIO 基 于 Reactor，当 socket 有流可读或可写入 socket 时，操作系统会相应的通知引用程序进行处 理，应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。也就是说，这个时候，已经不是一个连接就 要对应一个处理线程了，而是有效的请求，对应一个线程，当连接没有数据时，是没有工作 线程来处理的。

NIO 的最重要的地方是当一个连接创建后，不需要对应一个线程，这个连接会被注册到 多路复用器上面，所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定，当这个线程中的多路复用器 进行轮询的时候，发现连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，也就是一个请求一个 线程模式

在 NIO 的处理方式中，当一个请求来的话，开启线程进行处理，可能会等待后端应用的 资源(JDBC 连接等)，其实这个线程就被阻塞了，当并发上来的话，还是会有 BIO 一样的问题。

同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个通道，即客户端发送的连接请求都会注册 到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有 I/O 请求时才启动一个线程进行处理。 NIO 方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局 限于应用中，编程复杂，JDK1.4 开始支持。

Buffer:ByteBuffer,CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer,DoubleBuffer

Channel:SocketChannel,ServerSocketChannel 。 Selector:Selector,AbstractSelector SelectionKey:OP_READ,OP_WRITE,OP_CONNECT,OP_ACCEPT

import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.util.Scanner;public class NIOClient { public static void main(String[] args) { // 远程地址创建 InetSocketAddress remote =new InetSocketAddress("localhost", 9999); SocketChannel channel = null; // 定义缓存 ByteBuffer buffer =ByteBuffer.allocate(1024); try { // 开启通道 channel=SocketChannel.open(); // 连接远程服务器。 channel.connect(remote); Scanner reader = new Scanner(System.in); while(true){ System.out.print("put message for send to server > "); String line = reader.nextLine(); if(line.equals("exit")){ break; } // 将控制台输入的数据写入到缓存。 buffer.put(line.getBytes("UTF-8")); // 重置缓存游标 buffer.flip(); // 将数据发送给服务器 channel.write(buffer); // 清空缓存数据。 buffer.clear(); // 读取服务器返回的数据 int readLength=channel.read(buffer); if(readLength==-1) break; // 重置缓存游标 buffer.flip(); byte[] datas=new byte[buffer.remaining()]; // 读取数据到字节数组。 buffer.get(datas); System.out.println("from server : " + new String(datas, "UTF-8")); // 清空缓存。 buffer.clear(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally{ if(null != channel){ try { channel.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } }}

import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.CancelledKeyException;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.ServerSocketChannel;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.util.Iterator;import java.util.Scanner;public class NioService implements Runnable { // 多路复用器， 选择器。 用于注册通道的。 private Selector selector; // 定义了两个缓存。分别用于读和写。 初始化空间大小单位为字节。 private ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); private ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); public static void main(String[] args) { new Thread(new NioService(9999)).start(); } public NioService(int port){ init(port); } private void init(int port){ try { System.out.println("server starting at port " + port + " ..."); // 开启多路复用器 this.selector=Selector.open(); // 开启服务通道 ServerSocketChannel serverChannel =ServerSocketChannel.open(); // 非阻塞， 如果传递参数true，为阻塞模式。 serverChannel.configureBlocking(false); // 绑定端口 serverChannel.bind(new InetSocketAddress(port)); // 注册，并标记当前服务通道状态 /* * register(Selector, int) * int - 状态编码 * OP_ACCEPT ： 连接成功的标记位。 * OP_READ ： 可以读取数据的标记 * OP_WRITE ： 可以写入数据的标记 * OP_CONNECT ： 连接建立后的标记 */ serverChannel.register(this.selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); System.out.println("server started."); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } public void run(){ while(true){ try { // 阻塞方法，当至少一个通道被选中，此方法返回。 // 通道是否选择，由注册到多路复用器中的通道标记决定。 this.selector.select(); // 返回以选中的通道标记集合， 集合中保存的是通道的标记。相当于是通道的ID。 Iterator keys = this.selector.selectedKeys().iterator(); while(keys.hasNext()){ SelectionKey key = keys.next(); // 将本次要处理的通道从集合中删除，下次循环根据新的通道列表再次执行必要的业务逻辑 keys.remove(); // 通道是否有效 if(key.isValid()){ // 阻塞状态 try{ if(key.isAcceptable()){ accept(key); } }catch(CancelledKeyException cke){ // 断开连接。 出现异常。 key.cancel(); } // 可读状态 try{ if(key.isReadable()){ read(key); } }catch(CancelledKeyException cke){ key.cancel(); } // 可写状态 try{ if(key.isWritable()){ write(key); } }catch(CancelledKeyException cke){ key.cancel(); } } } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } private void write(SelectionKey key){ this.writeBuffer.clear(); SocketChannel channel =(SocketChannel) key.channel(); Scanner reader=new Scanner(System.in); try { System.out.print("put message for send to client > "); String line=reader.nextLine(); // 将控制台输入的字符串写入Buffer中。 写入的数据是一个字节数组。 writeBuffer.put(line.getBytes("UTF-8")); writeBuffer.flip(); channel.write(writeBuffer); channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); } catch (Exception e) { // TODO: handle exception } } private void read(SelectionKey key){ try { // 清空读缓存。 this.readBuffer.clear(); //获取通道 SocketChannel channel =(SocketChannel)key.channel(); // 将通道中的数据读取到缓存中。通道中的数据，就是客户端发送给服务器的数据。 int readLength =channel.read(readBuffer); // 检查客户端是否写入数据。 if(readLength==-1){ // 关闭通道 key.channel().close(); // 关闭连接 key.cancel(); return; } /* * flip， NIO中最复杂的操作就是Buffer的控制。 * Buffer中有一个游标。游标信息在操作后不会归零，如果直接访问Buffer的话，数据有不一致的可能。 * flip是重置游标的方法。NIO编程中，flip方法是常用方法。 */ this.readBuffer.flip(); // 字节数组，保存具体数据的。 Buffer.remaining() -> 是获取Buffer中有效数据长度的方法。 byte[] datas=new byte[readBuffer.remaining()]; // 是将Buffer中的有效数据保存到字节数组中。 readBuffer.get(datas); System.out.println("from " + channel.getRemoteAddress() + " client : " + new String(datas, "UTF-8")); // 注册通道， 标记为写操作。 channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_WRITE); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); try { key.channel().close(); key.cancel(); } catch (IOException e1) { e1.printStackTrace(); } } } private void accept(SelectionKey key){ try { // 此通道为init方法中注册到Selector上的ServerSocketChannel ServerSocketChannel serverChannel =(ServerSocketChannel)key.channel(); // 阻塞方法，当客户端发起请求后返回。 此通道和客户端一一对应。 SocketChannel channel = serverChannel.accept(); channel.configureBlocking(false); // 设置对应客户端的通道标记状态，此通道为读取数据使用的。 channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } }}

/** * * Buffer的应用固定逻辑 * 写操作顺序 * 1. clear() * 2. put() -> 写操作 * 3. flip() -> 重置游标 * 4. SocketChannel.write(buffer); -> 将缓存数据发送到网络的另一端 * 5. clear() * * 读操作顺序 * 1. clear() * 2. SocketChannel.read(buffer); -> 从网络中读取数据 * 3. buffer.flip() -> 重置游标 * 4. buffer.get() -> 读取数据 * 5. buffer.clear() * */public class TestBuffer { public static void main(String[] args) throws Exception { ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8); byte[] temp = new byte[]{3,2,1}; // 写入数据之前 ： java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=8 cap=8] // pos - 游标位置， lim - 限制数量， cap - 最大容量 System.out.println("写入数据之前 ： " + buffer); // 写入字节数组到缓存 buffer.put(temp); // 写入数据之后 ： java.nio.HeapByteBuffer[pos=3 lim=8 cap=8] // 游标为3， 限制为8， 容量为8 System.out.println("写入数据之后 ： " + buffer); // 重置游标 ， lim = pos ; pos = 0; buffer.flip(); // 重置游标之后 ： java.nio.HeapByteBuffer[pos=0 lim=3 cap=8] // 游标为0， 限制为3， cap为8 System.out.println("重置游标之后 ： " + buffer); // 清空Buffer， pos = 0; lim = cap; // buffer.clear(); // get() -> 获取当前游标指向的位置的数据。 // System.out.println(buffer.get()); /*for(int i = 0; i < buffer.remaining(); i++){ // get(int index) -> 获取指定位置的数据。 int data = buffer.get(i); System.out.println(i + " - " + data); }*/ }}

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