java BIO、NIO學習

時間 2019-12-13

標籤 java bio nio 學習欄目 Java 简体版

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在IO執行有兩個階段很重要：html

等待數據準備

將數據從內核複製到進程中

BIO(Blocking I/O)阻塞I/O模型

當用戶進程調用了recvfrom這個系統調用，內核就開始了io的第一個階段：等待數據準備。若是數據還沒準備好（好比尚未收到一個完整的udp包），這時候內核要等待足夠的數據到來，而在用戶進程這邊，進程會被阻塞。當內核等到數據準備好，進程將數據從內核中拷貝到用戶空間，而後內核返回結果，用戶進程才解除block狀態，從新運行起來。數組

BIO在IO執行的兩個階段都被阻塞了。bash

示例代碼：socket

public static void server(){
        ServerSocket serverSocket = null;
        InputStream in = null;
        try
        {
            serverSocket = new ServerSocket(8080);
            int recvMsgSize = 0;
            byte[] recvBuf = new byte[1024];
            while(true){
                Socket clntSocket = serverSocket.accept();
                SocketAddress clientAddress = clntSocket.getRemoteSocketAddress();
                System.out.println("Handling client at "+clientAddress);
                in = clntSocket.getInputStream();
                while((recvMsgSize=in.read(recvBuf))!=-1){
                    byte[] temp = new byte[recvMsgSize];
                    System.arraycopy(recvBuf, 0, temp, 0, recvMsgSize);
                    System.out.println(new String(temp));
                }
            }
        }
        catch (IOException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            try{
                if(serverSocket!=null){
                    serverSocket.close();
                }
                if(in!=null){
                    in.close();
                }
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
複製代碼

NIO(Non-Blocking I/O)非阻塞I/O模型

NIO是一種同步非阻塞的IO模型。同步指線程不斷輪詢IO事件是否就緒，非阻塞是指線程在等待IO的時候，能夠作其餘任務。同步的核心是Selector，Selector代替了線程自己輪詢IO事件，避免了阻塞同時減小了沒必要要的線程消耗；非阻塞的核心是通道和緩衝區，當IO事件就緒時，能夠經過寫入緩衝區，保證IO的成功，無需線程阻塞式地等待。學習

當用戶進程調用recvfrom時，系統不會阻塞用戶進程，若是數據還沒準備好，系統馬上返回一個ewouldblock錯誤給進程，用戶進程知道數據還沒準備好,用戶進程就能夠去作其餘事了。進程輪詢內核查看數據是否準備好。直到數據準備好了，而且收到用戶進程的system call，進程複製數據報，而後返回。ui

NIO有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(緩衝區)，Selector(多路複用器)

Channel

基本上，全部的IO在NIO中都從一個Channel開始。數據能夠從Channel讀到Buffer中，也能夠從Buffer寫到Channel。spa

Buffer

Buffer經過如下幾個變量來保存這個數據的當前位置狀態：線程

capacity：緩衝區數組的總長度
position：下一個要操做的數據元素的位置
limit：緩衝區數組中不可操做的下一個元素的位置
mark：用於記錄當前position的前一個位置或者默認是-1

0 <= mark <= position <= limit <= capacity複製代碼

開始時Buffer的position爲0，limit爲capacity，程序寫入數據到緩衝區，position日後移。當Buffer寫入數據結束以後，調用flip()方法以後(此時limit=position，position=0)，Buffer爲輸出數據作好準備；當Buffer輸出數據結束以後，調用clear()方法(此時limit=capacity，position=0)，clear()方法不是清空Buffer的數據，它僅僅將position置爲0，將limit置爲capacity，爲再次向Buffer裝入數據作準備；3d

Buffer的使用：code

分配空間：ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
寫入數據到Buffer：int bytesRead = fileChannel.read(buf);
調用flip()方法：buf.flip();
從Buffer中讀取數據：buf.get();
調用clear()方法或compact()方法

Buffer一些重要方法：

flip()：把limit設置爲position，position設置爲0，爲輸出數據作好準備
clear()：把position設置爲0，limit設置爲capacity，爲再次向Buffer裝入數據作準備
compact()：將全部未讀的數據拷貝到Buffer起始處，把position設置到最後一個未讀元素的正後面，limit設置爲capacity
mark()：能夠標記Buffer中的一個特定的position，以後能夠經過reset()恢復到position的位置
rewind()：將position設回爲0，limit保持不變，這樣能夠重讀Buffer中的全部數據。

示例代碼：

public static void client(){
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        SocketChannel socketChannel = null;
        try
        {
            socketChannel = SocketChannel.open();
            socketChannel.configureBlocking(false);
            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("10.10.195.115",8080));
            if(socketChannel.finishConnect())
            {
                int i=0;
                while(true)
                {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    String info = "I'm "+i+++"-th information from client";
                    buffer.clear();
                    buffer.put(info.getBytes());
                    buffer.flip();
                    while(buffer.hasRemaining()){
                        System.out.println(buffer);
                        socketChannel.write(buffer);
                    }
                }
            }
        }
        catch (IOException | InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
        finally{
            try{
                if(socketChannel!=null){
                    socketChannel.close();
                }
            }catch(IOException e){
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
複製代碼