java NIO原理及實例

java NIO原理及實例

一、reactor（反應器）模式

　　使用單線程模擬多線程，提升資源利用率和程序的效率，增長系統吞吐量。下面例子比較形象的說明了什麼是反應器模式：

　　一個老闆經營一個飯店，

　　傳統模式 - 來一個客人安排一個服務員招呼，客人很滿意；（至關於一個鏈接一個線程）

　　後來客人愈來愈多，須要的服務員愈來愈多，資源條件不足以再請更多的服務員了，傳統模式已經不能知足需求。老闆之因此爲老闆天然有過人之處，老闆發現，服務員在爲客人服務時，當客人點菜的時候，服務員基本處於等待狀態，（阻塞線程，不作事）。

　　因而乎就讓服務員在客人點菜的時候，去爲其餘客人服務，當客人菜點好後再招呼服務員便可。 --反應器（reactor）模式誕生了

　　飯店的生意紅紅火火，幾個服務員就足以支撐大量的客流量，老闆用有限的資源賺了更多的money~~~~^_^

 

二、NIO中的重要概念 通道、緩衝區、選擇器

　　通道：相似於流，可是能夠異步讀寫數據（流只能同步讀寫），通道是雙向的，（流是單向的），通道的數據老是要先讀到一個buffer 或者 從一個buffer寫入，即通道與buffer進行數據交互。

　　通道類型：　　

• • FileChannel：從文件中讀寫數據。　　
  • DatagramChannel：能經過UDP讀寫網絡中的數據。　　
  • SocketChannel：能經過TCP讀寫網絡中的數據。　　
  • ServerSocketChannel：能夠監聽新進來的TCP鏈接，像Web服務器那樣。對每個新進來的鏈接都會建立一個SocketChannel。　　

　　FileChannel比較特殊，它能夠與通道進行數據交互， 不能切換到非阻塞模式，套接字通道能夠切換到非阻塞模式；

　　緩衝區 - 本質上是一塊能夠存儲數據的內存，被封裝成了buffer對象而已！

　　緩衝區類型：

• • ByteBuffer　　
  • MappedByteBuffer　　
  • CharBuffer　　
  • DoubleBuffer　　
  • FloatBuffer　　
  • IntBuffer　　
  • LongBuffer　　
  • ShortBuffer　　

　　經常使用方法：

• 　　allocate() - 分配一塊緩衝區　　
• 　　put() -  向緩衝區寫數據
• 　　get() - 向緩衝區讀數據　　
• 　　filp() - 將緩衝區從寫模式切換到讀模式　　
•  　  clear() - 從讀模式切換到寫模式，不會清空數據，但後續寫數據會覆蓋原來的數據，即便有部分數據沒有讀，也會被遺忘；　　
•       compact() - 從讀數據切換到寫模式，數據不會被清空，會將全部未讀的數據copy到緩衝區頭部，後續寫數據不會覆蓋，而是在這些數據以後寫數據
• 　　mark() - 對position作出標記，配合reset使用
• •       reset() - 將position置爲標記值　　　　

緩衝區的一些屬性：

• • 　　　　capacity - 緩衝區大小，不管是讀模式仍是寫模式，此屬性值不會變；
  • 　　　　position - 寫數據時，position表示當前寫的位置，每寫一個數據，會向下移動一個數據單元，初始爲0；最大爲capacity - 1

　　　　　　　　切換到讀模式時，position會被置爲0，表示當前讀的位置

• • 　　　　limit - 寫模式下，limit 至關於capacity 表示最多能夠寫多少數據，切換到讀模式時，limit 等於原先的position，表示最多能夠讀多少數據。

　　選擇器：至關於一個觀察者，用來監聽通道感興趣的事件，一個選擇器能夠綁定多個通道；

 　　通道向選擇器註冊時，須要指定感興趣的事件，選擇器支持如下事件：

• • SelectionKey.OP_CONNECT
  • SelectionKey.OP_ACCEPT
  • SelectionKey.OP_READ
  • SelectionKey.OP_WRITE　　

 　　若是你對不止一種事件感興趣，那麼能夠用「位或」操做符將常量鏈接起來，以下：

　　　　 int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE; 

 　　通道向選擇器註冊時，會返回一個 SelectionKey對象，具備以下屬性

• • interest集合
  • ready集合　　
  • Channel　　
  • Selector
  • 附加的對象（可選）　　

　　用「位與」操做interest 集合和給定的SelectionKey常量，能夠肯定某個肯定的事件是否在interest 集合中。

int interestSet = selectionKey.interestOps();  
 
boolean isInterestedInAccept  = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;  
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;  
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;  

　　ready 集合是通道已經準備就緒的操做的集合。在一次選擇(Selection)以後，你會首先訪問這個ready set。Selection將在下一小節進行解釋。能夠這樣訪問ready集合： 
　　int readySet = selectionKey.readyOps();

 　　也可使用如下四個方法獲取已就緒事件，返回值爲boolean：

selectionKey.isAcceptable();  
selectionKey.isConnectable();  
selectionKey.isReadable();  
selectionKey.isWritable();  

 　　能夠將一個對象或者更多信息附着到SelectionKey上，即記錄在附加對象上，方法以下：

selectionKey.attach(theObject);  
Object attachedObj = selectionKey.attachment();  

 　　能夠經過選擇器的select方法獲取是否有就緒的通道；

• int select()　　
• int select(long timeout)　　
• int selectNow()

　　返回值表示上次執行select以後，就緒通道的個數。　

　　能夠經過selectedKeySet獲取已就緒的通道。返回值是SelectionKey 的集合，處理完相應的通道以後，須要removed 由於Selector不會本身removed

 

　　select阻塞後，能夠用wakeup喚醒；執行wakeup時，若是沒有阻塞的select  那麼執行完wakeup後下一個執行select就會當即返回。

　　調用close() 方法關閉selector

 下面是一個簡單的實例代碼，幫助理解上面的內容：

  NIO服務器端

  BIO服務器端

  BIO客戶端及測試類

其中 testNioServer()方法，是啓動NIO服務器端；

testBioServer()方法是啓動BIO服務器端

testConnect()是BIO的一個鏈接

基於NIO實現的時鐘服務器：http://www.cnblogs.com/tengpan-cn/p/6529628.html

 

 

一篇寫的比較詳細的JAVA NIO的文章：http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO