NIO學習筆記

組成

• CHANNEL：

• Buffer:

  • Capacity：容量

    最大容量是下標減一

  • Position：位置
  • Limit：上線
  • Mark：標記

相關API

Buffer

Buffer的使用--數據變化過程，數據讀寫方式。

Selector--選擇器/多路複用器

• 做用--IO就緒選擇
• 地位--NIO網絡編程的基礎

Selector使用

• 4個核心API:

• SelectionKey

SelectionKey的四種就緒狀態常量：Connect、Accept、Read、Write。
有價值的屬性：經過SelectionKey集合獲取當前的Channel，Select對象、該Channel已就緒事件集合和所關心事件集合。

NIO實現步驟：

• 建立Selector
• 建立ServerSocketChannel，並綁定監聽端口
• 將Channel設置爲非阻塞模式
• 將Channel註冊到Selector上，監聽鏈接事件
• 循環調用Selector的select方法，檢測就緒狀況
• 調用selectedKeys方法獲取就緒channel集合
• 判斷就緒事件種類，調用相應的業務處理方法
• 根據業務須要，決定是否再次註冊監聽事件，重複執行第三步操做

NIO聊天室代碼示例

• NIO Server

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * NIO服務器端
 */
public class NioServer {

    /**
     * 啓動
     */
    public void start() throws IOException {
        /**
         * 1. 建立Selector
         */
        Selector selector = Selector.open();

        /**
         * 2. 經過ServerSocketChannel建立channel通道
         */
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        /**
         * 3. 爲channel通道綁定監聽端口
         */
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8000));

        /**
         * 4. **設置channel爲非阻塞模式**
         */
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        /**
         * 5. 將channel註冊到selector上，監聽鏈接事件
         */
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        System.out.println("服務器啓動成功！");

        /**
         * 6. 循環等待新接入的鏈接
         */
        for (;;) { // while(true) c for;;
            /**
             * TODO 獲取可用channel數量
             */
            int readyChannels = selector.select();

            /**
             * TODO 爲何要這樣！！？
             */
            if (readyChannels == 0) continue;

            /**
             * 獲取可用channel的集合
             */
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();

            Iterator iterator = selectionKeys.iterator();

            while (iterator.hasNext()) {
                /**
                 * selectionKey實例
                 */
                SelectionKey selectionKey = (SelectionKey) iterator.next();

                /**
                 * **移除Set中的當前selectionKey**
                 */
                iterator.remove();

                /**
                 * 7. 根據就緒狀態，調用對應方法處理業務邏輯
                 */
                /**
                 * 若是是 接入事件
                 */
                if (selectionKey.isAcceptable()) {
                    acceptHandler(serverSocketChannel, selector);
                }

                /**
                 * 若是是 可讀事件
                 */
                if (selectionKey.isReadable()) {
                    readHandler(selectionKey, selector);
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 接入事件處理器
     */
    private void acceptHandler(ServerSocketChannel serverSocketChannel,
                               Selector selector)
            throws IOException {
        /**
         * 若是要是接入事件，建立socketChannel
         */
        SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

        /**
         * 將socketChannel設置爲非阻塞工做模式
         */
        socketChannel.configureBlocking(false);

        /**
         * 將channel註冊到selector上，監聽 可讀事件
         */
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

        /**
         * 回覆客戶端提示信息
         */
        socketChannel.write(Charset.forName("UTF-8")
                .encode("你與聊天室裏其餘人都不是朋友關係，請注意隱私安全"));
    }

    /**
     * 可讀事件處理器
     */
    private void readHandler(SelectionKey selectionKey, Selector selector)
            throws IOException {
        /**
         * 要從 selectionKey 中獲取到已經就緒的channel
         */
        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();

        /**
         * 建立buffer
         */
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        /**
         * 循環讀取客戶端請求信息
         */
        String request = "";
        while (socketChannel.read(byteBuffer) > 0) {
            /**
             * 切換buffer爲讀模式
             */
            byteBuffer.flip();

            /**
             * 讀取buffer中的內容
             */
            request += Charset.forName("UTF-8").decode(byteBuffer);
        }

        /**
         * 將channel再次註冊到selector上，監聽他的可讀事件
         */
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

        /**
         * 將客戶端發送的請求信息 廣播給其餘客戶端
         */
        if (request.length() > 0) {
            // 廣播給其餘客戶端
            broadCast(selector, socketChannel, request);
        }
    }

    /**
     * 廣播給其餘客戶端
     */
    private void broadCast(Selector selector,
                           SocketChannel sourceChannel, String request) {
        /**
         * 獲取到全部已接入的客戶端channel
         */
        Set<SelectionKey> selectionKeySet = selector.keys();

        /**
         * 循環向全部channel廣播信息
         */
        selectionKeySet.forEach(selectionKey -> {
            Channel targetChannel = selectionKey.channel();

            // 剔除發消息的客戶端
            if (targetChannel instanceof SocketChannel
                    && targetChannel != sourceChannel) {
                try {
                    // 將信息發送到targetChannel客戶端
                    ((SocketChannel) targetChannel).write(
                            Charset.forName("UTF-8").encode(request));
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
    }

    /**
     * 主方法
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new NioServer().start();
    }

}

• NIO Client

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.util.Scanner;

/**
 * NIO客戶端
 */
public class NioClient {

    /**
     * 啓動
     */
    public void start(String nickname) throws IOException {
        /**
         * 鏈接服務器端
         */
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(
                new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8000));

        /**
         * 接收服務器端響應
         */
        // 新開線程，專門負責來接收服務器端的響應數據
        // selector ， socketChannel ， 註冊
        Selector selector = Selector.open();
        socketChannel.configureBlocking(false);
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        new Thread(new NioClientHandler(selector)).start();

        /**
         * 向服務器端發送數據
         */
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String request = scanner.nextLine();
            if (request != null && request.length() > 0) {
                socketChannel.write(
                        Charset.forName("UTF-8")
                                .encode(nickname + " : " + request));
            }
        }

    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
//        new NioClient().start();
    }

}

• A/B/C Client

import java.io.IOException;

public class AClient {

    public static void main(String[] args)
            throws IOException {
        new NioClient().start("A/B/C Client");
    }

}