NIO是Java提供的非阻塞I/O API。

非阻塞的意義在于可以使用一個線程對大量的數(shù)據(jù)連接進(jìn)行處理,非常適用于"短數(shù)據(jù)長連接"的應(yīng)用場景,例如即時通訊軟件。

在一個阻塞C/S系統(tǒng)中,服務(wù)器要為每一個客戶連接開啟一個線程阻塞等待客戶端發(fā)送的消息.若使用非阻塞技術(shù),服務(wù)器可以使用一個線程對連接進(jìn)行輪詢,無須阻塞等待.這大大減少了內(nèi)存資源的浪費(fèi),也避免了服務(wù)器在客戶線程中不斷切換帶來的CPU消耗,服務(wù)器對CPU的有效使用率大大提高.

其核心概念包括Channel,Selector,SelectionKey,Buffer。

Channel是I/O通道,可以向其注冊Selector,應(yīng)用成功可以通過select操作獲取當(dāng)前通道已經(jīng)準(zhǔn)備好的可以無阻塞執(zhí)行的操作.這由SelectionKey表示。

SelectionKey的常量字段SelectionKey.OP_***分別對應(yīng)Channel的幾種操作例如connect(),accept(),read(),write()。

select操作后得到SelectionKey.OP_WRITE或者READ即可在Channel上面無阻塞調(diào)用read和write方法,Channel的讀寫操作均需要通過Buffer進(jìn)行.即讀是講數(shù)據(jù)從通道中讀入Buffer然后做進(jìn)一步處理.寫需要先將數(shù)據(jù)寫入Buffer然后通道接收Buffer。

下面是一個使用NIO的基本C/S示例.該示例只為顯示如何使用基本的API而存在,其代碼的健壯性,合理性都不具參考價值。

這個示例,實現(xiàn)一個簡單的C/S,客戶端想服務(wù)器端發(fā)送消息,服務(wù)器將收到的消息打印到控制臺.現(xiàn)實的應(yīng)用中需要定義發(fā)送數(shù)據(jù)使用的協(xié)議,以幫助服務(wù)器解析消息.本示例只是無差別的使用默認(rèn)編碼將收到的字節(jié)轉(zhuǎn)換字符并打印.通過改變初始分配的ByteBuffer的容量,可以看到打印消息的變化.容量越小,對一條消息的處理次數(shù)就越多,容量大就可以在更少的循環(huán)次數(shù)內(nèi)讀完整個消息.所以真是的應(yīng)用場景,要考慮適當(dāng)?shù)木彺娲笮∫蕴岣咝省?/p>

首先是Server：

package hadix.demo.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.*; 
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap; 
 
/** 
 * User: hAdIx 
 * Date: 11-11-2 
 * Time: 上午11:26 
 */ 
public class Server { 
    private Selector selector; 
    private ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(8);//調(diào)整緩存的大小可以看到打印輸出的變化 
    private Map<SocketChannel, byte[]> clientMessage = new ConcurrentHashMap<>(); 
 
    public void start() throws IOException { 
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); 
        ssc.configureBlocking(false); 
        ssc.bind(new InetSocketAddress("localhost", 8001)); 
        selector = Selector.open(); 
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); 
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) { 
            selector.select(); 
            Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys(); 
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator(); 
            while (keyIterator.hasNext()) { 
                SelectionKey key = keyIterator.next(); 
                if (!key.isValid()) { 
                    continue; 
                } 
                if (key.isAcceptable()) { 
                    accept(key); 
                } else if (key.isReadable()) { 
                    read(key); 
                } 
                keyIterator.remove(); 
            } 
        } 
    } 
 
    private void read(SelectionKey key) throws IOException { 
        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel(); 
 
        // Clear out our read buffer so it's ready for new data 
        this.readBuffer.clear(); 
 
        // Attempt to read off the channel 
        int numRead; 
        try { 
            numRead = socketChannel.read(this.readBuffer); 
        } catch (IOException e) { 
            // The remote forcibly closed the connection, cancel 
            // the selection key and close the channel. 
            key.cancel(); 
            socketChannel.close(); 
            clientMessage.remove(socketChannel); 
            return; 
        } 
 
        byte[] bytes = clientMessage.get(socketChannel); 
        if (bytes == null) { 
            bytes = new byte[0]; 
        } 
        if (numRead > 0) { 
            byte[] newBytes = new byte[bytes.length + numRead]; 
            System.arraycopy(bytes, 0, newBytes, 0, bytes.length); 
            System.arraycopy(readBuffer.array(), 0, newBytes, bytes.length, numRead); 
            clientMessage.put(socketChannel, newBytes); 
            System.out.println(new String(newBytes)); 
        } else { 
            String message = new String(bytes); 
            System.out.println(message); 
        } 
    } 
 
    private void accept(SelectionKey key) throws IOException { 
        ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel(); 
        SocketChannel clientChannel = ssc.accept(); 
        clientChannel.configureBlocking(false); 
        clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); 
        System.out.println("a new client connected"); 
    } 
 
 
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
        System.out.println("server started..."); 
        new Server().start(); 
    } 
} 

然后是Client：

package hadix.demo.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; 
import java.util.Scanner; 
import java.util.Set; 
 
/** 
 * User: hAdIx 
 * Date: 11-11-2 
 * Time: 上午11:26 
 */ 
public class Client { 
 
    public void start() throws IOException { 
        SocketChannel sc = SocketChannel.open(); 
        sc.configureBlocking(false); 
        sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8001)); 
        Selector selector = Selector.open(); 
        sc.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT); 
        Scanner scanner = new Scanner(System.in); 
        while (true) { 
            selector.select(); 
            Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys(); 
            System.out.println("keys=" + keys.size()); 
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = keys.iterator(); 
            while (keyIterator.hasNext()) { 
                SelectionKey key = keyIterator.next(); 
                keyIterator.remove(); 
                if (key.isConnectable()) { 
                    sc.finishConnect(); 
                    sc.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE); 
                    System.out.println("server connected..."); 
                    break; 
                } else if (key.isWritable()) { 
 
                    System.out.println("please input message"); 
                    String message = scanner.nextLine(); 
                    ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.wrap(message.getBytes()); 
                    sc.write(writeBuffer); 
                } 
            } 
        } 
    } 
 
    public static void main(String[] args) throws IOException { 
        new Client().start(); 
    } 
} 

此外有一個代碼寫得更好的例子,非常值得參考。http://rox-xmlrpc.sourceforge.net/niotut/index.html

這個例子里面的客戶端將消息發(fā)送給服務(wù)器,服務(wù)器收到后立即寫回給客戶端.例子中代碼雖然也沒有做有意義的處理,但是其結(jié)構(gòu)比較合理,值得以此為基礎(chǔ)進(jìn)行現(xiàn)實應(yīng)用的擴(kuò)展開發(fā)。

原文鏈接：http://hadix.iteye.com/blog/1233180

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