IO通訊模型（二）同步非阻塞模式NIO（NonBlocking IO）
同步非阻塞模式（NonBlocking IO）
在非阻塞模式中，發出Socket的accept()和read()操做時，若是內核中的數據尚未準備好，那麼它並不會阻塞用戶進程，而是馬上返回一個信息。也就是說進程發起一個read操做後，並不須要一直阻塞等待，而是立刻就獲得了一個結果。html
若是結果發現數據準備完畢就能夠讀取數據，而後拷貝到用戶內存。若是結果發現數據沒有就緒也會返回，進程繼續不斷的主動詢問數據的準備狀況是非阻塞模式的一個特色。 java
{
while(read(socket, buffer) != SUCCESS){
}
process(buffer);
}
複製代碼
Java同步非阻塞模式
如上所述，Java的Socket是阻塞模式的典型應用。在發起accpet()和read()請求以後會持續阻塞，可是Java中提供了setSoTimeout()方法設置超時時間，在固定時間內沒有獲得結果，就會結束本次阻塞，等待進行下一次的阻塞輪訓。這是，也就實現了應用層面的非阻塞。git
Java中Socket中的setSoTimeout()方法：github
public synchronized void setSoTimeout(int timeout) throws SocketException {
if (isClosed())
throw new SocketException("Socket is closed");
if (timeout < 0)
throw new IllegalArgumentException("timeout can't be negative");
getImpl().setOption(SocketOptions.SO_TIMEOUT, new Integer(timeout));
}
複製代碼
Java同步非阻塞模式編碼
經過設置setSoTimeout()使阻塞模式的服務端accpet()和read()優化爲非阻塞模式。 SocketServerNioListenAndRead.java面試
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketException;
import java.net.SocketTimeoutException;
/** * <p> * 非阻塞IO - 監聽非阻塞 - 讀取非阻塞 * * @Author niujinpeng * @Date 2018/10/15 14:53 */
public class SocketServerNioListenAndRead {
/** * 日誌 */
private static final Logger logger = LoggerFactory.getLogger(SocketServerNioListenAndRead.class);
private static Object xWait = new Object();
public static void main(String[] args) throws IOException {
ServerSocket serverSocket = null;
try {
serverSocket = new ServerSocket(83);
serverSocket.setSoTimeout(100);
while (true) {
Socket socket = null;
try {
socket = serverSocket.accept();
} catch (SocketTimeoutException e) {
synchronized (SocketServerNioListenAndRead.xWait) {
logger.info("沒有從底層接收到任務數據報文，等待10ms，，模擬事件X的處理時間");
SocketServerNioListenAndRead.xWait.wait(10);
}
continue;
}
InputStream input = socket.getInputStream();
OutputStream output = socket.getOutputStream();
Integer sourcePort = socket.getPort();
int maxLen = 2048;
byte[] contentBytes = new byte[maxLen];
int realLen;
StringBuffer message = new StringBuffer();
// 接收消息非阻塞實現
socket.setSoTimeout(10);
BIORead:
while (true) {
try {
// 讀取的時候，程序會阻塞，知道系統把網絡傳過來的數據準備完畢
while ((realLen = input.read(contentBytes, 0, maxLen)) != -1) {
message.append(new String(contentBytes, 0, realLen));
/** * 若是收到over，表示傳送完畢 */
if (message.toString().endsWith("over")) {
break BIORead;
}
}
} catch (SocketTimeoutException e) {
//===========================================================
// 執行到這裏，說明本次read沒有接收到任何數據流
// 主線程在這裏又能夠作一些事情，記爲Y
//===========================================================
logger.info("此次沒有從底層接收到任務數據報文，等待10毫秒，模擬事件Y的處理時間");
continue;
}
}
// 輸出信息
logger.info("服務器收到來自端口" + sourcePort + "的消息：" + message.toString());
// 響應
output.write("Done!".getBytes());
output.close();
input.close();
socket.close();
}
} catch (SocketException | InterruptedException e) {
logger.error(e.getMessage(), e);
} finally {
if (serverSocket != null) {
serverSocket.close();
}
}
}
}
複製代碼
上面的代碼能夠實現監聽和讀取數據的非阻塞，可是仍是隻能一個一個的處理，可使用多線程稍微改進。 SocketServerNioListenThread.java服務器
import org.slf4j.Logger;
import org.slf4j.LoggerFactory;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.net.SocketTimeoutException;
/** * <p> * 非阻塞IO - 監聽非阻塞 - 讀取非阻塞 * 經過加入線程的概念，讓socket server可以在應用層面 * 經過非阻塞的方式同時處理多個socket套接字 * <p> * 此時能夠實現非阻塞的IO，可是由於調用了系統底層的阻塞同步IO， * 所以仍然沒有從根本上解決問題 * * @Author niujinpeng * @Date 2018/10/15 15:23 */
public class SocketServerNioListenThread {
private static Object xWait = new Object();
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SocketServerNioListenThread.class);
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(83);
serverSocket.setSoTimeout(100);
try {
while (true) {
Socket socket = null;
try {
socket = serverSocket.accept();
} catch (SocketTimeoutException e1) {
//===========================================================
// 執行到這裏，說明本次accept沒有接收到任何TCP鏈接
// 主線程在這裏就能夠作一些事情，記爲X
//===========================================================
synchronized (SocketServerNioListenThread.xWait) {
LOGGER.info("此次沒有從底層接收到任何TCP鏈接，等待10毫秒，模擬事件X的處理時間");
SocketServerNioListenThread.xWait.wait(10);
}
continue;
}
//固然業務處理過程能夠交給一個線程（這裏可使用線程池）,而且線程的建立是很耗資源的。
//最終改變不了.accept()只能一個一個接受socket鏈接的狀況
SocketServerThread socketServerThread = new SocketServerThread(socket);
new Thread(socketServerThread).start();
}
} catch (Exception e) {
LOGGER.error(e.getMessage(), e);
} finally {
if (serverSocket != null) {
serverSocket.close();
}
}
}
}
/** * 固然，接收到客戶端的socket後，業務的處理過程能夠交給一個線程來作。 * 但仍是改變不了socket被一個一個的作accept()的狀況。 * * @author niujinpeng */
class SocketServerThread implements Runnable {
/** * 日誌 */
private static final Logger LOGGER = LoggerFactory.getLogger(SocketServerThread.class);
private Socket socket;
public SocketServerThread(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
InputStream in = null;
OutputStream out = null;
try {
in = socket.getInputStream();
out = socket.getOutputStream();
Integer sourcePort = socket.getPort();
int maxLen = 2048;
byte[] contextBytes = new byte[maxLen];
int realLen;
StringBuffer message = new StringBuffer();
//下面咱們收取信息（設置成非阻塞方式，這樣read信息的時候，又能夠作一些其餘事情）
this.socket.setSoTimeout(10);
BIORead:
while (true) {
try {
while ((realLen = in.read(contextBytes, 0, maxLen)) != -1) {
message.append(new String(contextBytes, 0, realLen));
/* * 咱們假設讀取到「over」關鍵字， * 表示客戶端的全部信息在通過若干次傳送後，完成 * */
if (message.indexOf("over") != -1) {
break BIORead;
}
}
} catch (SocketTimeoutException e2) {
//===========================================================
// 執行到這裏，說明本次read沒有接收到任何數據流
// 主線程在這裏又能夠作一些事情，記爲Y
//===========================================================
LOGGER.info("此次沒有從底層接收到任務數據報文，等待10毫秒，模擬事件Y的處理時間");
continue;
}
}
//下面打印信息
Long threadId = Thread.currentThread().getId();
LOGGER.info("服務器(線程：" + threadId + ")收到來自於端口：" + sourcePort + "的信息：" + message);
//下面開始發送信息
out.write("回發響應信息！".getBytes());
//關閉
out.close();
in.close();
this.socket.close();
} catch (Exception e) {
LOGGER.error(e.getMessage(), e);
}
}
}
複製代碼
同步非阻塞模式總結
用戶須要不斷地調用，嘗試讀取數據，直到讀取成功後，才繼續處理接收的數據。整個IO請求的過程當中，雖然用戶線程每次發起IO請求後能夠當即返回，可是爲了等到數據，仍須要不斷地輪詢、重複請求，消耗了大量的CPU的資源。通常不多直接使用這種模型，而是在其餘IO模型中使用非阻塞IO這一特性。網絡
開發難度相對於阻塞IO模式較難，適合併發小且不須要及時響應的網絡應用開發。多線程
GitHub 源碼：github.com/niumoo/java…
此文參考文章：IO複用,AIO,BIO,NIO,同步，異步，阻塞和非阻塞
此文參考文章：6.2 I/O Models併發
<完>app
我的網站：www.codingme.net
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