1.阻塞与非阻塞
传统的 IO 流都是阻塞式的。也就是说,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写入,
该线程在此期间不能执行其他任务因此,在完成网络通信进行 IO 操作时,由于线程会阻塞,所以服务器端必须为每个客户端都提供
一个独立的线程进行处理,当服务器端需要处理大量客户端时,性能急剧下降
Java NIO 是非阻塞模式的。当线程从某通道进行读写数据时,若没有数据可用时,该线程可以进行其他任务。线程通常将非阻
塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作,所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。因此,NIO 可以让服务器端使用
一个或有限几个线程来同时处理连接到服务器端的所有客户端
2.选择器(Selector)
Selector:多路复用器选择器。提供选择已经就绪的任务的能力。Selector会不断轮询注册在其上的 Channel,如果某个
Channel 上面发生读或者写事件,这个 Channel 就处于就绪状态,会被 Selector 轮询出来,进行后续的 I/O 操作。这样服务器
只需要一两个线程就可以进行多客户端通信
3.选择器(Selector)的应用
1. 创建 Selector :通过调用 Selector.open() 方法创建一个 Selector
2. 向选择器注册通道:SelectableChannel.register(Selector sel, int ops)
4.SelectionKey
SelectionKey:表示 SelectableChannel 和 Selector 之间的注册关系。每次向选择器注册通道时就会选择一个事件(选择键)。
选择键包含两个表示为整数值的操作集。操作集的每一位都表示该键的通道所支持的一类可选择操作
4.非阻塞式NIO实现(NonBlockingNIO):
import java.io.IOException; 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.Date; import java.util.Iterator; import java.util.Scanner; import org.junit.Test; /* * 一、使用 NIO 完成网络通信的三个核心: * 1. 通道(Channel):负责连接 * java.nio.channels.Channel 接口: * |--SelectableChannel * |--SocketChannel * |--ServerSocketChannel * |--DatagramChannel * * |--Pipe.SinkChannel * |--Pipe.SourceChannel * 2. 缓冲区(Buffer):负责数据的存取 * 3. 选择器(Selector):是 SelectableChannel 的多路复用器。用于监控 SelectableChannel 的 IO 状况 */ public class TestNonBlockingNIO { //客户端 @Test public void client() throws IOException{ //1. 获取通道 SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898)); //2. 将SocketChannel切换到非阻塞模式 sChannel.configureBlocking(false); //3. 分配指定大小的缓冲区 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); //4. 发送数据给服务端 Scanner scan = new Scanner(System.in); while(scan.hasNext()){ String str = scan.next(); //放入数据到Buffer中 buf.put((new Date().toString() + "\n" + str).getBytes()); //切换读取数据模式 buf.flip(); //将 Buffer 中数据写入 Channel sChannel.write(buf); //清空缓冲区. 但是缓冲区中的数据依然存在,但是处于“被遗忘”状态 buf.clear(); } //5. 关闭通道 sChannel.close(); } //服务端 @Test public void server() throws IOException{ //1. 获取通道 ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open(); //2. 切换非阻塞模式 ssChannel.configureBlocking(false); //3. 绑定连接 ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898)); //4. 获取选择器 Selector selector = Selector.open(); //5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”SelectableChannel.register(Selector sel, int ops) //当调用 register(Selector sel, int ops) 将通道注册选择器时,选择器对通道的监听事件,需要通过第二个参数 ops 指定 ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); //6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件 while(selector.select() > 0){ //7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)” Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator(); while(it.hasNext()){ //8. 获取准备“就绪”的事件 SelectionKey sk = it.next(); //9. 判断具体是什么事件准备就绪 if(sk.isAcceptable()){ //10. 若“接收就绪”,获取客户端连接 SocketChannel sChannel = ssChannel.accept(); //11. 切换非阻塞模式 sChannel.configureBlocking(false); //12. 将该通道注册到选择器上 sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); }else if(sk.isReadable()){ //13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道 SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel(); //14. 读取数据 ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); int len = 0; while((len = sChannel.read(buf)) > 0 ){ buf.flip(); System.out.println(new String(buf.array(), 0, len)); buf.clear(); } } //15. 取消选择键 SelectionKey it.remove(); } } } }
import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.DatagramChannel; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.util.Date; import java.util.Iterator; import java.util.Scanner; import org.junit.Test; public class TestNonBlockingNIO2 { @Test public void send() throws IOException{ DatagramChannel dc = DatagramChannel.open(); dc.configureBlocking(false); ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); Scanner scan = new Scanner(System.in); while(scan.hasNext()){ String str = scan.next(); buf.put((new Date().toString() + ":\n" + str).getBytes()); buf.flip(); dc.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898)); buf.clear(); } dc.close(); } @Test public void receive() throws IOException{ DatagramChannel dc = DatagramChannel.open(); dc.configureBlocking(false); dc.bind(new InetSocketAddress(9898)); Selector selector = Selector.open(); dc.register(selector, SelectionKey.OP_READ); while(selector.select() > 0){ Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator(); while(it.hasNext()){ SelectionKey sk = it.next(); if(sk.isReadable()){ ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); dc.receive(buf); buf.flip(); System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.limit())); buf.clear(); } } it.remove(); } } }