NIO入门小案例(实现服务器端与客户端之间的数据简单通讯)

NIO（JDK1.4）模型是一种同步非阻塞IO，主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（多路复用器）。传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(多路复用器)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。
NIO和传统IO（一下简称IO）之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。
IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

NIO优点：

通过Channel注册到Selector上的状态来实现一种客户端与服务端的通信。
Channel中数据的读取是通过Buffer , 一种非阻塞的读取方式。
Selector 多路复用器单线程模型，线程的资源开销相对比较小。

服务端代码：NIOServer.java

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
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.Set;

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创建一个serverSocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        //创建Selector
        Selector selector = Selector.open();

        //绑定端口6666，在服务端监听
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));

        //设置非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        //将channel注册到selector中，关心事件为op_ACCEPT
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        //循环监听客户端连接
        while (true){
            //selector等待1s钟，如果没有事件发生则可以去做别的事情
            if(selector.select(1000)==0){
                System.out.println("服务端等待了1s,没有事件发生");
                continue;
            }

            //如果>0，则得到selectionKeys集合，已经获取到关注的事件了，selectionKeys是关注事件的集合
            //通过selectionKeys反向获取通道
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();

            //遍历selectionKeys集合，使用迭代器
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();

            while (iterator.hasNext()){
                SelectionKey key = iterator.next();

                //根据key对应的通道发生的事件做相应的处理
                //相当于有客户端连接,给该客户端生成一个socketchannel
                if(key.isAcceptable()){
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    //设置为非阻塞
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    System.out.println("客户端连接成功，生成了一个socketchannel"+socketChannel.hashCode());
                    //将sockerchannel注册到selector，关注事件为read,同行关联一个buffer
                    socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
                }
                if(key.isReadable()){
                    //通过key反向获取socketChannel
                    SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
                    //获取到该channel关联的buffer
                    ByteBuffer buffer=(ByteBuffer)key.attachment();
                    channel.read(buffer);
                    System.out.println("客户端"+new String(buffer.array()));
                }
                //手动从集合中移除当前的selectionkey,防止重复操作
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

两个客户端的代码

NIOClient.java

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //得到一个网络通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //提供服务器端的IP和端口
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666);
        //连接服务器
        if(!socketChannel.connect(inetSocketAddress)){
            while (!socketChannel.finishConnect()){
                System.out.println("因为连接需要时间，客户端没有阻塞，可以做其他工作。。");
            }
        }

        //如果连接成功，发送数据
        String str="客户端ZTY已连接";
        //直接将字符串对应的字节数组包裹到buffer中,不用指定大小
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
        //发送数据，将buffer写入到channel
        socketChannel.write(buffer);
        System.in.read();
    }
}

NIOClient2.java

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NIOClient2 {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //得到一个网络通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //提供服务器端的IP和端口
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666);
        //连接服务器
        if(!socketChannel.connect(inetSocketAddress)){
            while (!socketChannel.finishConnect()){
                System.out.println("因为连接需要时间，客户端没有阻塞，可以做其他工作。。");
            }
        }

        //如果连接成功，发送数据
        String str="客户端LPJ已连接";
        //直接将字符串对应的字节数组包裹到buffer中,不用指定大小
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
        //发送数据，将buffer写入到channel
        socketChannel.write(buffer);
        System.in.read();
    }
}

先运行服务端。截图如下：

再运行客户端 1(NIOClient.java)后，服务端界面产生输出：

运行客户端 2(NIOClient2.java)后，服务端界面产生输出：

搞完NIO，就离掌握Netty不远了，因为Netty是再NIO基础上的。

NIO入门小案例(实现服务器端与客户端之间的数据简单通讯)

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