Java NIO使用及原理分析是什么

Java NIO使用及原理分析是什么，很多新手對此不是很清楚，為了幫助大家解決這個難題，下面小編將為大家詳細講解，有這方面需求的人可以來學習下，希望你能有所收獲。

終于可以進入NIO中最有意思的部分非阻塞I/O。通常在進行同步I/O操作時，如果讀取數(shù)據(jù)，代碼會阻塞直至有 可供讀取的數(shù)據(jù)。同樣，寫入調(diào)用將會阻塞直至數(shù)據(jù)能夠?qū)懭?。傳統(tǒng)的Server/Client模式會基于TPR（Thread per Request）,服務(wù)器會為每個客戶端請求建立一個線程，由該線程單獨負責處理一個客戶請求。這種模式帶來的一個問題就是線程數(shù)量的劇增，大量的線程會增大服務(wù)器的開銷。大多數(shù)的實現(xiàn)為了避免這個問題，都采用了線程池模型，并設(shè)置線程池線程的最大數(shù)量，這由帶來了新的問題，如果線程池中有200個線程，而有200個用戶都在進行大文件下載，會導(dǎo)致第201個用戶的請求無法及時處理，即便第201個用戶只想請求一個幾KB大小的頁面。傳統(tǒng)的 Server/Client模式如下圖所示：

NIO中非阻塞I/O采用了基于Reactor模式的工作方式，I/O調(diào)用不會被阻塞，相反是注冊感興趣的特定I/O事件，如可讀數(shù)據(jù)到達，新的套接字連接等等，在發(fā)生特定事件時，系統(tǒng)再通知我們。NIO中實現(xiàn)非阻塞I/O的核心對象就是Selector，Selector就是注冊各種I/O事件地 方，而且當那些事件發(fā)生時，就是這個對象告訴我們所發(fā)生的事件，如下圖所示：

從圖中可以看出，當有讀或?qū)懙热魏巫缘氖录l(fā)生時，可以從Selector中獲得相應(yīng)的SelectionKey，同時從 SelectionKey中可以找到發(fā)生的事件和該事件所發(fā)生的具體的SelectableChannel，以獲得客戶端發(fā)送過來的數(shù)據(jù)。關(guān)于 SelectableChannel的可以參考Java NIO使用及原理分析（一）

使用NIO中非阻塞I/O編寫服務(wù)器處理程序，大體上可以分為下面三個步驟：

1. 向Selector對象注冊感興趣的事件 
2. 從Selector中獲取感興趣的事件 
3. 根據(jù)不同的事件進行相應(yīng)的處理

接下來我們用一個簡單的示例來說明整個過程。首先是向Selector對象注冊感興趣的事件：

[java] view plain copy

 print?

1. /* 

2.  * 注冊事件 

3.  * */  

4. protected Selector getSelector() throws IOException {  

5.     // 創(chuàng)建Selector對象  

6.     Selector sel = Selector.open();  

7.       

8.     // 創(chuàng)建可選擇通道，并配置為非阻塞模式  

9.     ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();  

10.     server.configureBlocking(false);  

11.       

12.     // 綁定通道到指定端口  

13.     ServerSocket socket = server.socket();  

14.     InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port);  

15.     socket.bind(address);  

16.       

17.     // 向Selector中注冊感興趣的事件  

18.     server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);   

19.     return sel;  

20. }  

創(chuàng)建了ServerSocketChannel對象，并調(diào)用configureBlocking()方法，配置為非阻塞模式，接下來的三行代碼把該通道綁定到指定端口，最后向Selector中注冊事件，此處指定的是參數(shù)是OP_ACCEPT，即指定我們想要監(jiān)聽accept事件，也就是新的連接發(fā) 生時所產(chǎn)生的事件，對于ServerSocketChannel通道來說，我們唯一可以指定的參數(shù)就是OP_ACCEPT。

從Selector中獲取感興趣的事件，即開始監(jiān)聽，進入內(nèi)部循環(huán)：

[java] view plain copy

 print?

1. /* 

2.  * 開始監(jiān)聽 

3.  * */   

4. public void listen() {   

5.     System.out.println("listen on " + port);  

6.     try {   

7.         while(true) {   

8.             // 該調(diào)用會阻塞，直到至少有一個事件發(fā)生  

9.             selector.select();   

10.             Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();  

11.             Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();  

12.             while (iter.hasNext()) {   

13.                 SelectionKey key = (SelectionKey) iter.next();   

14.                 iter.remove();   

15.                 process(key);   

16.             }   

17.         }   

18.     } catch (IOException e) {   

19.         e.printStackTrace();  

20.     }   

21. }  

在非阻塞I/O中，內(nèi)部循環(huán)模式基本都是遵循這種方式。首先調(diào)用select()方法，該方法會阻塞，直到至少有一個事件發(fā)生，然后再使用selectedKeys()方法獲取發(fā)生事件的SelectionKey，再使用迭代器進行循環(huán)。

最后一步就是根據(jù)不同的事件，編寫相應(yīng)的處理代碼：

[java] view plain copy

 print?

1. /* 

2.  * 根據(jù)不同的事件做處理 

3.  * */  

4. protected void process(SelectionKey key) throws IOException{  

5.     // 接收請求  

6.     if (key.isAcceptable()) {  

7.         ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();  

8.         SocketChannel channel = server.accept();  

9.         channel.configureBlocking(false);  

10.         channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);  

11.     }  

12.     // 讀信息  

13.     else if (key.isReadable()) {  

14.         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();   

15.         int count = channel.read(buffer);   

16.         if (count > 0) {   

17.             buffer.flip();   

18.             CharBuffer charBuffer = decoder.decode(buffer);   

19.             name = charBuffer.toString();   

20.             SelectionKey sKey = channel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);   

21.             sKey.attach(name);   

22.         } else {   

23.             channel.close();   

24.         }   

25.         buffer.clear();   

26.     }  

27.     // 寫事件  

28.     else if (key.isWritable()) {  

29.         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();   

30.         String name = (String) key.attachment();   

31.           

32.         ByteBuffer block = encoder.encode(CharBuffer.wrap("Hello " + name));   

33.         if(block != null)  

34.         {  

35.             channel.write(block);  

36.         }  

37.         else  

38.         {  

39.             channel.close();  

40.         }  

41.   

42.      }  

43. }  

此處分別判斷是接受請求、讀數(shù)據(jù)還是寫事件，分別作不同的處理。

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