JAVA nio

拿一个例子说我的理解

  

public class NIOServer {
    private static final int TIMEOUT  = 300;
    private static final int PORT     = 12112;

    public static void main(String[] args) {        
        try {        
            //创建一个选择器  的作用是监听管理事件

            Selector selector = Selector.open();
            //创建一个ServerSocketChannel  对象 server
            ServerSocketChannel listenChannel = ServerSocketChannel.open();
            //配置为非阻塞方式
            listenChannel.configureBlocking(false);
            // 启动服务器并把服务器绑定到监听端口 12112
            listenChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
            //注册到选择器selector中   注意注册的事件类型为 OP_ACCEPT 既告诉

          // 注册器 Seclector 你需要监听 指定端口的On_ACCEPT事件 （注意现在注册器

             只会监听这一种事件 而且在指定端口） 
            listenChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
            
            while(true) {
                //监听事件
                if(selector.select(TIMEOUT)==0) {
                    System.out.print(".");
                    continue;
                }
                //事件来源列表
                Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
                while( iter.hasNext() ) {
                    //获取一个事件  开始处理这个事件
                    SelectionKey key = iter.next();
                    iter.remove(); //删除当前事件
                    
                    //对每一个事件来源key分别进行处理
                    if( key.isAcceptable() ) {
                         //前面说注册器Seclector要监听ON_ACCEPT事件 现在事件来了  需要服务端做相应处理了

                       //这里的处理方式是 启动一个 SocketChannel对象  来处理客户端的这个连接  这里的处理

                       也很有意思  是给当前的这个事件key绑定一个SocketChannel对象 ，告诉Seltor 如有ON_READ事件

                      进来 就用 此 SocketChannl来处理  

                        //启动服务器的一个channel对象对某个事件进行处理，这个channel对象代表客户端的连接
                        // 作用类似于socket
                        SocketChannel channel=listenChannel.accept();
                        channel.configureBlocking(false);
                        //把此channel 客户端对象作为一个事件注册到 选择器 selector中
                        SelectionKey connkey=channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ );
                        NIOServerConnection conn=new NIOServerConnection(connkey);
                        connkey.attach(conn);
                    }
                    
                    if( key.isReadable() ) {
                        NIOServerConnection conn=(NIOServerConnection) key.attachment();
                        conn.handleRead();
                    }
                    
                    if( key.isValid() && key.isWritable() ) {
                        NIOServerConnection conn=(NIOServerConnection) key.attachment();
                        conn.handleWrite();
                    }
                }                
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

   

public class NIOServerConnection {
    private static final int BUFFSIZE = 1024;
    
    SelectionKey key;
    SocketChannel channel;
    ByteBuffer buffer;
    
    public NIOServerConnection(SelectionKey key) {
        this.key=key;
        this.channel=(SocketChannel) key.channel();
        buffer=ByteBuffer.allocate(BUFFSIZE);
    }
    
    public void handleRead() throws IOException {
        long bytesRead=channel.read(buffer);
        
        if(bytesRead==-1) {
            channel.close();
        } else {
            key.interestOps( SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE );
        }
    }

    public void handleWrite() throws IOException {
        buffer.flip();
        channel.write(buffer);
        
        if(!buffer.hasRemaining()) {
            key.interestOps( SelectionKey.OP_READ );
        } 
        
        buffer.compact();
    }
}

此外有两篇不错的文章

 http://www.cnblogs.com/rollenholt/archive/2011/09/29/2195730.html

http://www.360doc.com/content/12/0409/15/87000_202205480.shtml

Java NIO原理图文分析及代码实现
前言:
最近在分析hadoop的RPC(Remote Procedure Call Protocol ，远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。可以参考：http://baike.baidu.com/view/32726.htm ）机制时，发现hadoop的RPC机制的实现主要用到了两个技术：动态代理（动态代理可以参考博客：http://weixiaolu.iteye.com/blog/1477774 ）和java NIO。为了能够正确地分析hadoop的RPC源码，我觉得很有必要先研究一下java NIO的原理和具体实现。
这篇博客我主要从两个方向来分析java NIO
目录：
一．java NIO 和阻塞I/O的区别
     1. 阻塞I/O通信模型
     2. java NIO原理及通信模型
二．java NIO服务端和客户端代码实现
具体分析：
一．java NIO 和阻塞I/O的区别
1. 阻塞I/O通信模型
假如现在你对阻塞I/O已有了一定了解，我们知道阻塞I/O在调用InputStream.read()方法时是阻塞的，它会一直等到数据到来时（或超时）才会返回；同样，在调用ServerSocket.accept()方法时，也会一直阻塞到有客户端连接才会返回，每个客户端连接过来后，服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。阻塞I/O的通信模型示意图如下：

如果你细细分析，一定会发现阻塞I/O存在一些缺点。根据阻塞I/O通信模型，我总结了它的两点缺点：
1. 当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间
2. 阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。
在这种情况下非阻塞式I/O就有了它的应用前景。
2. java NIO原理及通信模型
Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新I/O”，也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：
1. 由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。
2. 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
3. 线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。
阅读过一些资料之后，下面贴出我理解的java NIO的工作原理图：

（注：每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。）
Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java NIO采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向的流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：

事件名
对应值

服务端接收客户端连接事件
SelectionKey.OP_ACCEPT(16)

客户端连接服务端事件
SelectionKey.OP_CONNECT(8)

读事件
SelectionKey.OP_READ(1)

写事件
SelectionKey.OP_WRITE(4)

服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。下面是我理解的java NIO的通信模型示意图：

二．java NIO服务端和客户端代码实现
为了更好地理解java NIO,下面贴出服务端和客户端的简单代码实现。
服务端：

Java代码

1. package cn.nio; 
3. import java.io.IOException; 
4. import java.net.InetSocketAddress; 
5. import java.nio.ByteBuffer; 
6. import java.nio.channels.SelectionKey; 
7. import java.nio.channels.Selector; 
8. import java.nio.channels.ServerSocketChannel; 
9. import java.nio.channels.SocketChannel; 
10. import java.util.Iterator; 
12. /**
13. * NIO服务端
14. * @author 小路
15. */
16. public class NIOServer { 
17. //通道管理器
18. private Selector selector; 
20. /**
21.      * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作
22.      * @param port  绑定的端口号
23.      * @throws IOException
24.      */
25. public void initServer(int port) throws IOException { 
26. // 获得一个ServerSocket通道
27.         ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); 
28. // 设置通道为非阻塞
29.         serverChannel.configureBlocking(false); 
30. // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
31.         serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port)); 
32. // 获得一个通道管理器
33. this.selector = Selector.open(); 
34. //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，
35. //当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
36.         serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); 
37.     } 
39. /**
40.      * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理
41.      * @throws IOException
42.      */
43. @SuppressWarnings("unchecked") 
44. public void listen() throws IOException { 
45.         System.out.println("服务端启动成功！"); 
46. // 轮询访问selector
47. while (true) { 
48. //当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞
49.             selector.select(); 
50. // 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件
51.             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator(); 
52. while (ite.hasNext()) { 
53.                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); 
54. // 删除已选的key,以防重复处理
55.                 ite.remove(); 
56. // 客户端请求连接事件
57. if (key.isAcceptable()) { 
58.                     ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key 
59.                             .channel(); 
60. // 获得和客户端连接的通道
61.                     SocketChannel channel = server.accept(); 
62. // 设置成非阻塞
63.                     channel.configureBlocking(false); 
65. //在这里可以给客户端发送信息哦
66.                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes())); 
67. //在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。
68.                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); 
70. // 获得了可读的事件
71.                 } else if (key.isReadable()) { 
72.                         read(key); 
73.                 } 
75.             } 
77.         } 
78.     } 
79. /**
80.      * 处理读取客户端发来的信息 的事件
81.      * @param key
82.      * @throws IOException
83.      */
84. public void read(SelectionKey key) throws IOException{ 
85. // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
86.         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); 
87. // 创建读取的缓冲区
88.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10); 
89.         channel.read(buffer); 
90. byte[] data = buffer.array(); 
91.         String msg = new String(data).trim(); 
92.         System.out.println("服务端收到信息："+msg); 
93.         ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()); 
94.         channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
95.     } 
97. /**
98.      * 启动服务端测试
99.      * @throws IOException
100.      */
101. public static void main(String[] args) throws IOException { 
102.         NIOServer server = new NIOServer(); 
103.         server.initServer(8000); 
104.         server.listen(); 
105.     } 
107. } 

客户端：

Java代码

1. package cn.nio; 
3. import java.io.IOException; 
4. import java.net.InetSocketAddress; 
5. import java.nio.ByteBuffer; 
6. import java.nio.channels.SelectionKey; 
7. import java.nio.channels.Selector; 
8. import java.nio.channels.SocketChannel; 
9. import java.util.Iterator; 
11. /**
12. * NIO客户端
13. * @author 小路
14. */
15. public class NIOClient { 
16. //通道管理器
17. private Selector selector; 
19. /**
20.      * 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作
21.      * @param ip 连接的服务器的ip
22.      * @param port  连接的服务器的端口号        
23.      * @throws IOException
24.      */
25. public void initClient(String ip,int port) throws IOException { 
26. // 获得一个Socket通道
27.         SocketChannel channel = SocketChannel.open(); 
28. // 设置通道为非阻塞
29.         channel.configureBlocking(false); 
30. // 获得一个通道管理器
31. this.selector = Selector.open(); 
33. // 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接，需要在listen（）方法中调
34. //用channel.finishConnect();才能完成连接
35.         channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port)); 
36. //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。
37.         channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT); 
38.     } 
40. /**
41.      * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理
42.      * @throws IOException
43.      */
44. @SuppressWarnings("unchecked") 
45. public void listen() throws IOException { 
46. // 轮询访问selector
47. while (true) { 
48.             selector.select(); 
49. // 获得selector中选中的项的迭代器
50.             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator(); 
51. while (ite.hasNext()) { 
52.                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); 
53. // 删除已选的key,以防重复处理
54.                 ite.remove(); 
55. // 连接事件发生
56. if (key.isConnectable()) { 
57.                     SocketChannel channel = (SocketChannel) key 
58.                             .channel(); 
59. // 如果正在连接，则完成连接
60. if(channel.isConnectionPending()){ 
61.                         channel.finishConnect(); 
63.                     } 
64. // 设置成非阻塞
65.                     channel.configureBlocking(false); 
67. //在这里可以给服务端发送信息哦
68.                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务端发送了一条信息").getBytes())); 
69. //在和服务端连接成功之后，为了可以接收到服务端的信息，需要给通道设置读的权限。
70.                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); 
72. // 获得了可读的事件
73.                 } else if (key.isReadable()) { 
74.                         read(key); 
75.                 } 
77.             } 
79.         } 
80.     } 
81. /**
82.      * 处理读取服务端发来的信息 的事件
83.      * @param key
84.      * @throws IOException
85.      */
86. public void read(SelectionKey key) throws IOException{ 
87. //和服务端的read方法一样
88.     } 
91. /**
92.      * 启动客户端测试
93.      * @throws IOException
94.      */
95. public static void main(String[] args) throws IOException { 
96.         NIOClient client = new NIOClient(); 
97.         client.initClient("localhost",8000); 
98.         client.listen(); 
99.     } 
101. } 

小结