java nio詳解

時間 2019-12-07

標籤 java nio 詳解欄目 Java 简体版

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一.java

分佈式rpc框架有不少，好比dubbo,netty,還有不少其餘的產品。但他們大部分都是基於nio的，api

nio是非阻塞的io,那麼它的內部機制是怎麼實現的呢。服務器

1.由一個專門的線程處理全部IO事件，並負責分發。框架

2.事件驅動機制，事件到來的時候觸發操做，不須要阻塞的監視事件。分佈式

3.線程以前經過wait,notify通訊，減小線程切換。測試

上圖是nio的通訊模型。this

其中：.net

服務端和客戶端各自維護一個管理通道的對象，咱們稱之爲selector，它能夠監控一個或多個通道上的事件。線程

採用了雙向通道（channel）進行數據傳輸，而不是單向的流（stream），在通道上能夠註冊咱們感興趣的事件。netty

二.

nio server端簡單實現：

package com.nio;

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;

/**
 * Created by viruser on 2017/6/8.
 */
public class NioServer {
    // 通道管理器
    private Selector selector;

    /**
     * 得到一個ServerSocket通道，並對該通道作一些初始化的工做
     * @param port 綁定的端口號
     * @throws IOException
     */
    public void initServer(int port) throws IOException {
        // 得到一個ServerSocketChannel通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 設置通道爲非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 將該通道對應的ServerSocket綁定到port端口
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));
        // 得到一個通道管理器
        this.selector = Selector.open();
        // 將通道管理器和該通道綁定，併爲該通道註冊SelectionKey.OP_ACCEPT事件,註冊該事件後，
        // 當該事件到達時，selector.select()會返回，若是該事件沒到達selector.select()會一直阻塞。
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    }

    /**
     * 採用輪詢的方式監聽selector上是否有須要處理的事件，若是有，則進行處理
     * @throws IOException
     */
    public void listen() throws IOException {
        System.out.println("服務端啓動成功！");
        // 輪詢訪問selector
        while (true) {
            // 當註冊的事件到達時，方法返回；不然,該方法會一直阻塞
            selector.select();
            // 得到selector中選中的項的迭代器，選中的項爲註冊的事件
            Iterator<SelectionKey> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
            while (ite.hasNext()) {
                SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
                // 刪除已選的key,以防重複處理
                ite.remove();

                if (key.isAcceptable()) {// 客戶端請求鏈接事件
                    ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
                    // 得到和客戶端鏈接的通道
                    SocketChannel channel = server.accept();
                    // 設置成非阻塞
                    channel.configureBlocking(false);

                    // 在這裏能夠給客戶端發送信息哦
                    channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客戶端發送了一條信息")
                            .getBytes("utf-8")));
                    // 在和客戶端鏈接成功以後，爲了能夠接收到客戶端的信息，須要給通道設置讀的權限。
                    channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);

                } else if (key.isReadable()) {// 得到了可讀的事件
                    read(key);
                }

            }

        }
    }

    /**
     * 處理讀取客戶端發來的信息 的事件
     *
     * @param key
     * @throws IOException
     */
    public void read(SelectionKey key) throws IOException {
        // 服務器可讀取消息:獲得事件發生的Socket通道
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
        // 建立讀取的緩衝區
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(512);
        channel.read(buffer);
        byte[] data = buffer.array();
        String msg = new String(data).trim();
        System.out.println("服務端收到信息：" + msg);
        ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes("utf-8"));
        channel.write(outBuffer);// 將消息回送給客戶端
    }

    /**
     * 啓動服務端測試
     *
     * @throws IOException
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        NioServer server = new NioServer();
        server.initServer(8000);
        server.listen();
    }

}

客戶端：

package com.nio;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.SocketChannel;import java.util.Iterator;/** * Created by viruser on 2017/6/8. */public class NioClient {    //通道管理器    private Selector selector;    /**     * 得到一個Socket通道，並對該通道作一些初始化的工做     * @param ip 鏈接的服務器的ip     * @param port  鏈接的服務器的端口號     * @throws IOException     */    public void initClient(String ip,int port) throws IOException {        // 得到一個Socket通道        SocketChannel channel = SocketChannel.open();        // 設置通道爲非阻塞        channel.configureBlocking(false);        // 得到一個通道管理器        this.selector = Selector.open();        // 客戶端鏈接服務器,其實方法執行並無實現鏈接，須要在listen（）方法中調        //用channel.finishConnect();才能完成鏈接        channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port));        //將通道管理器和該通道綁定，併爲該通道註冊SelectionKey.OP_CONNECT事件。        channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);    }    /**     * 採用輪詢的方式監聽selector上是否有須要處理的事件，若是有，則進行處理     * @throws IOException     */    public void connect() throws IOException {        // 輪詢訪問selector        while (true) {            // 選擇一組能夠進行I/O操做的事件，放在selector中,客戶端的該方法不會阻塞，            //這裏和服務端的方法不同，查看api註釋能夠知道，當至少一個通道被選中時，            //selector的wakeup方法被調用，方法返回，而對於客戶端來講，通道一直是被選中的            selector.select();            // 得到selector中選中的項的迭代器            Iterator<SelectionKey> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();            while (ite.hasNext()) {                SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();                // 刪除已選的key,以防重複處理                ite.remove();                // 鏈接事件發生                if (key.isConnectable()) {                    SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();                    // 若是正在鏈接，則完成鏈接                    if(channel.isConnectionPending()){                        channel.finishConnect();                    }                    // 設置成非阻塞                    channel.configureBlocking(false);                    //在這裏能夠給服務端發送信息哦                    channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服務端發送了一條信息").getBytes("utf-8")));                    //在和服務端鏈接成功以後，爲了能夠接收到服務端的信息，須要給通道設置讀的權限。                    channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);                                            // 得到了可讀的事件                } else if (key.isReadable()) {                    read(key);                }            }        }    }    /**     * 處理讀取服務端發來的信息 的事件     * @param key     * @throws IOException     */    public void read(SelectionKey key) throws IOException{        //和服務端的read方法同樣        // 服務器可讀取消息:獲得事件發生的Socket通道        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();        // 建立讀取的緩衝區        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(512);        channel.read(buffer);        byte[] data = buffer.array();        String msg = new String(data).trim();        System.out.println("客戶端收到信息：" + msg);        ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes("utf-8"));        channel.write(outBuffer);// 將消息回送給客戶端    }    /**     * 啓動客戶端測試     * @throws IOException     */    public static void main(String[] args) throws IOException {        NioClient client = new NioClient();        client.initClient("localhost",8000);        client.connect();    }}