次のシナリオを単純にシミュレートします。クライアントは2秒ごとに「hello、world」をサーバーに送信し、サーバーはそれを受信して印刷します。
IOプログラミング
以下は、従来のIOプログラミングサーバーコードです。
IOServer.java
public class IOServer {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket serverSocket = new soc(8000);
System.out.println("server is starting...");
// 接收新连接线程
new Thread(() -> {
while (true) {
try {
// (1) 阻塞方法获取新的连接
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println(socket.getInetAddress()+":"+socket.getPort()+"加入连接");
// (2) 每一个新的连接都创建一个线程，负责读取数据
new Thread(() -> {
try {
byte[] data = new byte[1024];
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
while (true) {
int len;
// (3) 按字节流方式读取数据
while ((len = inputStream.read(data)) != -1) {
System.out.println(new String(data, 0, len));
}
}
} catch (IOException e) {
}
}).start();
} catch (IOException e) {
}
}
}).start();
}
}
サーバー側は、最初にリスニングポート8000でserverSocketを初期化し、次にスレッドを開始してブロッキングメソッドacceptを継続的に呼び出して新しい接続を取得します。新しい接続が取得されると、接続ごとにスレッドが作成され、スレッドが責任を負います。接続によってもたらされたデータをストリームで読み取ります。
以下は、従来のIOプログラミングクライアントコードです。
IOClient.java
public class IOClient {
public static void main(String[] args) {
new Thread(() -> {
try {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
while (true) {
try {
socket.getOutputStream().write((new Date() + ": hello world").getBytes());
socket.getOutputStream().flush();
Thread.sleep(2000);
} catch (Exception e) {
}
}
} catch (IOException e) {
}
}).start();
}
}
クライアントコードは比較的単純で、サーバーの8000ポートに接続し、2秒ごとにメッセージを送信します。
モデルを理解する
簡単な例を挙げましょう。IOワークフローをすばやく理解できます。ゲートには受付のあるレストランがあり、ゲストが来るたびに受付がゲストテーブルにウェイターを呼んで注文を待っています。1人の顧客がそれを受け取るためにウェイターを必要とし、10人の顧客がそれを受け取るために10人のウェイターを必要とします。
JDK1.4はNIO（新しいIO）APIを提供します
NIOプログラミング
以下は、NIOプログラミングサーバーのコードです。
NIOServer.java
public class NIOServer {
// 通道管理器
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
* @throws IOException
*/
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，如果该事件没到达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
*
* @throws IOException
*/
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，接着往下执行；否则,该方法会一直阻塞
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
*
* @param key
* @throws IOException
*/
public void handler(SelectionKey key) throws IOException {
// 客户端请求连接事件
if (key.isAcceptable()) {
handlerAccept(key);
// 获得了可读的事件
} else if (key.isReadable()) {
handelerRead(key);
}
}
/**
* 处理连接请求
*
* @param key
* @throws IOException
*/
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，需要给通道设置读的权限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
}
/**
* 处理读的事件
*
* @param key
* @throws IOException
*/
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
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());
channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
}else{
System.out.println("客户端关闭");
key.cancel();
}
}
/**
* 启动服务端测试
*
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
このコードはもっと複雑なので、コメントを追加しました。まず、NIOを比較して、いくつかのコアアイデアを説明しましょう。
NIOの3つのコア要素について簡単に説明します。
- チャネル：チャネル。メッセージの送信に使用される水道管として理解できます。
- バッファ：バッファ。NIOチャネルとの対話に使用されます。ご存知のように、データはチャネルからバッファに読み込まれ、バッファからチャネルに書き込まれます
- セレクター：1つ以上のNIOチャネルを検出し、チャネルが読み取りおよび書き込みイベントなどのイベントの準備ができているかどうかを知ることができるコンポーネント。このようにして、単一のスレッドで複数のチャネルを管理できるため、複数のネットワーク接続を管理できます。
これら3つの部分に関連するAPIについては、後で分析を続け、今のところ理解します。
これらの3つの要素を理解した後、上記のコードはそれほど複雑ではないようです。
1.まず、チャネルServerSocketChannelを初期化し、チャネルのSelectionKey.OP_ACCEPTイベントを登録してから、ポーラーセレクターにバインドします
。2。次に、新しい接続が確立されたら、SelectionKeyのイベントタイプを決定します（isAcceptable接続可能イベントの場合）。これは、それが新しいチャネルであり、メッセージを配信するためにSelectionKey.OP_READイベントをチャネルにバインドする必要があることを意味します。isReadable読み取り可能イベントの場合は、バッファに移動して、クライアントから送信されたメッセージを読み取ります。もちろん、クライアントに送信することもできます。メッセージを書き戻します。
モデルを理解する
レストランでもあります。ゲストが来ると、受付係がウェイターを手配し、ウェイターがゲストにメニューを渡し、ゲートに戻って待ちます。ゲストが料理を選び終えたら、ウェイターに電話します。このようにして、ウェイターは同時に数人または数十人の顧客にサービスを提供できるため、レストランのコストを大幅に節約できます。
総括する
| 私 | NIO |
|---|---|
| フロー指向 | バッファ指向 |
| IOのブロック | ノンブロッキングIO |
| 番号 | セレクタ |
NIOを使用すると、1つ（またはいくつか）のシングルスレッドのみを使用して複数のチャネル（ネットワーク接続またはファイル）を管理できますが、ブロックされたストリームからデータを読み取るよりもデータの解析が複雑になる可能性があります。
同時に開かれた何千もの接続を管理する必要がある場合、これらの接続は、チャットサーバーなど、毎回少量のデータのみを送信します。NIOを実装するサーバーが有利な場合があります。同様に、P2Pネットワークなど、他のコンピューターへの多くのオープン接続を維持する必要がある場合は、単一のスレッドを使用してすべてのアウトバウンド接続を管理することが有利な場合があります。
Java NIO：複数の接続のシングルスレッド管理
非常に高い帯域幅を使用し、一度に大量のデータを送信する接続の数が少ない場合は、通常のIOサーバーの実装が適している可能性があります。
Java IO：典型的なIOサーバーの設計-接続はスレッドによって処理されます