1 概念辨析
阻塞与非阻塞
阻塞:应用程序获取数据时,若网络传输数据很慢,程序就一直等到传输完毕为止。BIO面向流,当建立连接后传输流即同步阻塞。
非阻塞:应用程序可直接获取已准备好的的数据(如放在缓冲区中的数据)无需等待。NIO面向缓冲区,即同步非阻塞。
同步与异步
同步:应用程序直接参与IO读写操作,应用程序会阻塞在某一个方法上,直到数据准备就绪,或者采用轮询策略实时监测数据状态,若数据准备就绪就获取数据。
异步:所有的IO操作都交给OS处理,与应用程序没有直接关系,当OS完成了IO读写操作时会给应用程序发送通知,应用程序直接拿走数据即可。
2 NIO代码
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.Iterator;
/**
* NIO服务端
*/
public class NIOServer {
// 通道管理器,相当于超级服务生,把门口迎接客人,服务客人的活都做了
private Selector selector;
/**
* 获得一个ServerSocket通道,并对该通道做一些初始化的工作
*
* @param port 绑定的端口号
*/
public void initServer(int port) throws IOException {
// 获得一个ServerSocket通道
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
// 设置通道为非阻塞
serverChannel.configureBlocking(false);
// 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
// 获得一个通道管理器
this.selector = Selector.open();
// 将通道管理器和该通道绑定,并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件。
// 注册该事件后,当该事件到达时selector.select()会返回。若该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
/**
* 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件,如果有,则进行处理
*/
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服务端启动成功!");
// 轮询访问selector
while (true) {
// 当注册的事件到达时,方法返回。否则,该方法会一直阻塞
// C语言实现
selector.select();
// 获得selector中选中的项的迭代器,选中的项为注册的事件
Iterator<?> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 删除已选的key,以防重复处理
ite.remove();
handler(key);
}
}
}
/**
* 处理请求
*/
public void handler(SelectionKey key) throws IOException {
if (key.isAcceptable()) {
// 客户端请求连接事件
handlerAccept(key);
} else if (key.isReadable()) {
// 获得了可读的事件
handelerRead(key);
}
}
/**
* 处理连接请求
*/
public void handlerAccept(SelectionKey key) throws IOException {
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
// 获得和客户端连接的通道
SocketChannel channel = server.accept();
// 设置成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 在这里可以给客户端发送信息哦
System.out.println("新的客户端连接");
// 在和客户端连接成功之后,为了可以接收到客户端的信息,需要给通道注册读的事件
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
}
/**
* 处理读的事件
*/
public void handelerRead(SelectionKey key) throws IOException {
// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int read = channel.read(buffer);
if (read > 0) {
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到信息:" + msg);
// 回写数据, 将消息回送给客户端
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());
channel.write(outBuffer);
} else {
System.out.println("客户端关闭");
key.cancel();
}
}
/**
* 启动服务端测试
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
public class Client {
//需要一个Selector
public static void main(String[] args) {
//创建连接的地址
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000);
//声明连接通道
SocketChannel sc = null;
//建立缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
try {
//打开通道
sc = SocketChannel.open();
//进行连接
sc.connect(address);
while(true){
//定义一个字节数组,然后使用系统录入功能:
byte[] bytes = new byte[1024];
System.in.read(bytes);
//把数据放到缓冲区中
buf.put(bytes);
//对缓冲区进行复位
buf.flip();
//写出数据
sc.write(buf);
//清空缓冲区数据
buf.clear();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(sc != null){
try {
sc.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
3 对应关系
ServerSocketChannel-ServerSocket
SocketChannel-SocketSelector和SelectionKey无对应
4 代码分析
通道管理器Selector,相当于超级服务生,把门口迎接客人,服务客人的活一个人全都做了。理论上一个selector可以对应N个客户端。即监听注册事件,又处理业务。
selector.select()是阻塞的,为什么说NIO是非阻塞的?阻塞和非阻塞核心区别是面向流和面向缓冲区的区别,而且selector可设置为不阻塞:
selector.select(100)设置阻塞时间。selector.wakeup()唤醒selector。某个线程调用select()方法后阻塞了,即使没有通道已经就绪,也有办法让其从select()方法返回。只要让其它线程在第一个线程调用select()方法的那个对象上调用selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回。若有其它线程调用了wakeup()方法,但当前没有线程阻塞在select()方法上,下个调用select()方法的线程会立即醒来。
5 selector模式
当IO事件(管道)注册到selector选择器上后,selector会为每一个管道分配一个key值,相当于标签。selector以轮询的方式进行查找注册的IO事件(管道)。当IO事件(管道)准备就绪后,selector就会识别并通过key来查找相应的管道,进行数据处理(从管道中读出或者写入数据,写到缓冲区中)。
SelectionKey.OP_ACCEPT(16):服务端接收客户端连接事件
SelectionKey.OP_CONNECT(8):客户端连接服务端事件
SelectionKey.OP_READ(1):读事件
SelectionKey.OP_WRITE(4):写事件
从理论上说一个selector可以负责任意多个Channel通道,因为JDK使用epoll替代传统的select实现,获得连接句柄没有限制。