Java NIO原理和使用

2019-11-18 14:16:55

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供稿：網(wǎng)友

　　板橋里人　2002/11/01 jdon.com

java　NIO非堵塞應(yīng)用通常適用用在I/O讀寫等方面，我們知道，系統(tǒng)運(yùn)行的性能瓶頸通常在I/O讀寫，包括對端口和文件的操作上，過去，在打開一個(gè)I/O通道后，read()將一直等待在端口一邊讀取字節(jié)內(nèi)容，假如沒有內(nèi)容進(jìn)來，read()也是傻傻的等，這會影響我們程序繼續(xù)做其他事情，那么改進(jìn)做法就是開設(shè)線程，讓線程去等待，但是這樣做也是相當(dāng)耗費(fèi)資源的。

Java NIO非堵塞技術(shù)實(shí)際是采取Reactor模式，或者說是Observer模式為我們監(jiān)察I/O端口，假如有內(nèi)容進(jìn)來，會自動通知我們，這樣，我們就不必開啟多個(gè)線程死等，從外界看，實(shí)現(xiàn)了流暢的I/O讀寫，不堵塞了。

Java NIO出現(xiàn)不只是一個(gè)技術(shù)性能的提高，你會發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)上到處在介紹它，因?yàn)樗哂欣锍瘫饬x，從JDK1.4開始，Java開始提高性能相關(guān)的功能，從而使得Java在底層或者并行分布式計(jì)算等操作上已經(jīng)可以和C或Perl等語言并駕齊驅(qū)。

假如你至今還是在懷疑Java的性能，說明你的思想和觀念已經(jīng)完全落伍了，Java一兩年就應(yīng)該用新的名詞來定義。從JDK1.5開始又要提供關(guān)于線程、并發(fā)等新性能的支持，Java應(yīng)用在游戲等適時(shí)領(lǐng)域方面的機(jī)會已經(jīng)成熟，Java在穩(wěn)定自己中間件地位后，開始蠶食傳統(tǒng)C的領(lǐng)域。

本文主要簡單介紹NIO的基本原理，在下一篇文章中，將結(jié)合Reactor模式和聞名線程大師Doug Lea的一篇文章深入討論。

NIO主要原理和適用。

NIO 有一個(gè)主要的類Selector,這個(gè)類似一個(gè)觀察者，只要我們把需要探知的socketchannel告訴Selector,我們接著做別的事情，當(dāng)有事件發(fā)生時(shí)，他會通知我們，傳回一組SelectionKey,我們讀取這些Key,就會獲得我們剛剛注冊過的socketchannel,然后，我們從這個(gè)Channel中讀取數(shù)據(jù)，放心，包準(zhǔn)能夠讀到，接著我們可以處理這些數(shù)據(jù)。

Selector內(nèi)部原理實(shí)際是在做一個(gè)對所注冊的channel的輪詢訪問，不斷的輪詢(目前就這一個(gè)算法)，一旦輪詢到一個(gè)channel有所注冊的事情發(fā)生，比如數(shù)據(jù)來了，他就會站起來報(bào)告，交出一把鑰匙，讓我們通過這把鑰匙來讀取這個(gè)channel的內(nèi)容。

了解了這個(gè)基本原理，我們結(jié)合代碼看看使用，在使用上，也在分兩個(gè)方向，一個(gè)是線程處理，一個(gè)是用非線程，后者比較簡單，看下面代碼：

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
/**
*
* @author Administrator
* @version
*/
public class NBTest {

　　/** Creates new NBTest */
　　public NBTest()
　　{
　　}

　　public void startServer() throws Exception
　　{
　　int channels = 0;
　　int nKeys = 0;
　　int currentSelector = 0;

　　//使用Selector
　　Selector selector = Selector.open();

　　//建立Channel 并綁定到9000端口
　　ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
　　InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
　　ssc.socket().bind(address);

　　//使設(shè)定non-blocking的方式。
　　ssc.configureBlocking(false);

　　//向Selector注冊Channel及我們有愛好的事件
　　SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
　　PRintKeyInfo(s);

　　while(true) //不斷的輪詢
　　{
　　　　debug("NBTest: Starting select");

　　　　//Selector通過select方法通知我們我們感愛好的事件發(fā)生了。
　　　　nKeys = selector.select();
　　　　//假如有我們注冊的事情發(fā)生了，它的傳回值就會大于0
　　　　if(nKeys > 0)
　　　　{
　　　　　　debug("NBTest: Number of keys after select Operation: " +nKeys);

　　　　　　//Selector傳回一組SelectionKeys
　　　　　　//我們從這些key中的channel()方法中取得我們剛剛注冊的channel。
　　　　　　Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
　　　　　　Iterator i = selectedKeys.iterator();
　　　　　　while(i.hasNext())
　　　　　　{
　　　　　　　 s = (SelectionKey) i.next();
　　　　　　　 printKeyInfo(s);
　　　　　　　 debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());

　　　　　　　 //一個(gè)key被處理完成后，就都被從就緒要害字（ready keys）列表中除去
　　　　　　　 i.remove();
　　　　　　　 if(s.isAcceptable())
　　　　　　　 {
　　　　　　　　 // 從channel()中取得我們剛剛注冊的channel。
　　　　　　　　 Socket socket = ((ServerSocketChannel) s.channel()).accept();
　　　　　　　　 SocketChannel sc = socket.getChannel();

　　　　　　　　 sc.configureBlocking(false);
　　　　　　　　 sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ SelectionKey.OP_WRITE);
　　　　　　　　　　　　　　　　 System.out.println(++channels);
　　　　　　　 }
　　　　　　　 else
　　　　　　　 {
　　　　　　　　 debug("NBTest: Channel not acceptable");
　　　　　　　 }
　　　　　 }
　　　}
　　　else
　　　{
　　　　　　debug("NBTest: Select finished without any keys.");
　　　}

　 }

}

private static void debug(String s)
{
　 System.out.println(s);
}

private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
{
　 String s = new String();

　 s = "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
　 s += ", Read: " + sk.isReadable();
　 s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
　 s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
　 s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
　 s += ", Valid: " + sk.isValid();
　 s += ", Ops: " + sk.interestOps();
　 debug(s);
}

/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main (String args[])
{
　 NBTest nbTest = new NBTest();
　 try
　 {
　　 nbTest.startServer();
　 }
　　 catch(Exception e)
　 {
　　 e.printStackTrace();
　 }
}

}

這是一個(gè)守候在端口9000的noblock server例子，假如我們編制一個(gè)客戶端程序，就可以對它進(jìn)行互動操作，或者使用telnet 主機(jī)名　90000 可以鏈接上。

通過仔細(xì)閱讀這個(gè)例程，相信你已經(jīng)大致了解NIO的原理和使用方法，下一篇，我們將使用多線程來處理這些數(shù)據(jù)，再搭建一個(gè)自己的Reactor模式。

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