在JDK中，有一個非常有意思的庫：NIO（New I/O）。這個庫中有3個重要的類，分別是java.nio.channels中Selector和Channel，以及java.nio中的Buffer。

本篇文章我們首先了解一下為什么需要NIO來進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程，然后看看一步一步來講解如何在網(wǎng)絡(luò)編程中使用NIO。

為什么需要NIO

使用Java編寫過Socket程序的同學(xué)一定都知道Socket和SocketServer。當(dāng)調(diào)用某個調(diào)用的時候，調(diào)用的地方就會阻塞，等待響應(yīng)。這種方式對于小規(guī)模的程序非常方便，但是對于大型的程序就有點力不從心了，當(dāng)有大量的連接的時候，我們可以為每一個連接建立一個線程來操作。但是這種做法帶來的缺陷也是顯而易見的：

1. 硬件能夠支持大量的并發(fā)。
2. 并發(fā)的數(shù)量始終有一個上限。
3. 各個線程之間的優(yōu)先級不好控制。
4. 各個Client之間的交互與同步困難。

我們也可以使用一個線程來處理所有的請求，使用不阻塞的IO，輪詢查詢所有的Client。這種做法同樣也有缺陷：無法迅速響應(yīng)Client端，同時會消耗大量輪詢查詢的時間。

所以，我們需要一種poll的模式來處理這種情況，從大量的網(wǎng)絡(luò)連接中找出來真正需要服務(wù)的Client。這正是NIO誕生的原因：提供一種Poll的模式，在所有的Client中找到需要服務(wù)的Client。

回到我們剛剛說到的3個最最重要的Class：java.nio.channels中Selector和Channel，以及java.nio中的Buffer。

Channel代表一個可以被用于Poll操作的對象（可以是文件流也可以使網(wǎng)絡(luò)流），Channel能夠被注冊到一個Selector中。通過調(diào)用Selector的select方法可以從所有的Channel中找到需要服務(wù)的實例（Accept，read ..）。

Buffer對象提供讀寫數(shù)據(jù)的緩存。相對于我們熟悉的Stream對象，Buffer提供更好的性能以及更好的編程透明性（人為控制緩存的大小以及具體的操作）。

配合BUFFER使用CHANNEL

與傳統(tǒng)模式的編程不用，Channel不使用Stream，而是Buffer。我們來實現(xiàn)一個簡單的非阻塞Echo Client：

package com.cnblogs.gpcuster; 
 
import java.net.InetSocketAddress; 
import java.net.SocketException; 
import java.nio.ByteBuffer; 
import java.nio.channels.SocketChannel; 
 
public class TCPEchoClientNonblocking { 
public static void main(String args[]) throws Exception { 
if ((args.length < 2) || (args.length > 3))// Testforcorrect#ofargs 
throw new IllegalArgumentException( 
"Parameter(s): <Server> <Word> [<Port>]"); 
String server = args[0];// ServernameorIPaddress 
// ConvertinputStringtobytesusingthedefaultcharset 
byte[] argument = args[1].getBytes(); 
int servPort = (args.length == 3) ? Integer.parseInt(args[2]) : 7; 
// Createchannelandsettononblocking 
SocketChannel clntChan = SocketChannel.open(); 
clntChan.configureBlocking(false); 
// Initiateconnectiontoserverandrepeatedlypolluntilcomplete 
if (!clntChan.connect(new InetSocketAddress(server, servPort))) { 
while (!clntChan.finishConnect()) { 
System.out.print(".");// Dosomethingelse 
} 
} 
ByteBuffer writeBuf = ByteBuffer.wrap(argument); 
ByteBuffer readBuf = ByteBuffer.allocate(argument.length); 
int totalBytesRcvd = 0;// Totalbytesreceivedsofar 
int bytesRcvd;// Bytesreceivedinlastread 
while (totalBytesRcvd < argument.length) { 
if (writeBuf.hasRemaining()) { 
clntChan.write(writeBuf); 
} 
if ((bytesRcvd = clntChan.read(readBuf)) == -1) { 
throw new SocketException("Connection closed prematurely"); 
} 
totalBytesRcvd += bytesRcvd; 
System.out.print(".");// Dosomethingelse 
} 
System.out.println("Received:" + // converttoStringperdefaultcharset 
new String(readBuf.array(), 0, totalBytesRcvd)); 
clntChan.close(); 
} 
} 

這段代碼使用ByteBuffer來保存讀寫的數(shù)據(jù)。通過clntChan.configureBlocking(false); 設(shè)置后，其中的connect，read，write操作都不回阻塞，而是立刻放回結(jié)果。

使用SELECTOR

Selector的可以從所有的被注冊到自己Channel中找到需要服務(wù)的實例。

我們來實現(xiàn)Echo Server。

首先，定義一個接口：

package com.cnblogs.gpcuster; 
 
import java.nio.channels.SelectionKey; 
import java.io.IOException; 
 
public interface TCPProtocol { 
void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException; 
 
void handleRead(SelectionKey key) throws IOException; 
 
void handleWrite(SelectionKey key) throws IOException; 
} 
我們的Echo Server將使用這個接口。然后我們實現(xiàn)Echo Server： 
import java.io.IOException; 
import java.net.InetSocketAddress; 
import java.nio.channels.SelectionKey; 
import java.nio.channels.Selector; 
import java.nio.channels.ServerSocketChannel; 
import java.util.Iterator; 
 
public class TCPServerSelector { 
private static final int BUFSIZE = 256;// Buffersize(bytes) 
private static final int TIMEOUT = 3000;// Waittimeout(milliseconds) 
 
public static void main(String[] args) throws IOException { 
if (args.length < 1) {// Testforcorrect#ofargs 
throw new IllegalArgumentException("Parameter(s):<Port>..."); 
} 
// Createaselectortomultiplexlisteningsocketsandconnections 
Selector selector = Selector.open(); 
// Createlisteningsocketchannelforeachportandregisterselector 
for (String arg : args) { 
ServerSocketChannel listnChannel = ServerSocketChannel.open(); 
listnChannel.socket().bind( 
new InetSocketAddress(Integer.parseInt(arg))); 
listnChannel.configureBlocking(false);// mustbenonblockingtoregister 
// Registerselectorwithchannel.Thereturnedkeyisignored 
listnChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); 
} 
// Createahandlerthatwillimplementtheprotocol 
TCPProtocol protocol = new EchoSelectorProtocol(BUFSIZE); 
while (true) {// Runforever,processingavailableI/Ooperations 
// Waitforsomechanneltobeready(ortimeout) 
if (selector.select(TIMEOUT) == 0) {// returns#ofreadychans 
System.out.print("."); 
continue; 
} 
// GetiteratoronsetofkeyswithI/Otoprocess 
Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator(); 
while (keyIter.hasNext()) { 
SelectionKey key = keyIter.next();// Keyisbitmask 
// Serversocketchannelhaspendingconnectionrequests? 
if (key.isAcceptable()) { 
protocol.handleAccept(key); 
} 
// Clientsocketchannelhaspendingdata? 
if (key.isReadable()) { 
protocol.handleRead(key); 
} 
// Clientsocketchannelisavailableforwritingand 
// keyisvalid(i.e.,channelnotclosed)? 
if (key.isValid() && key.isWritable()) { 
protocol.handleWrite(key); 
} 
keyIter.remove();// removefromsetofselectedkeys 
} 
} 
} 
} 

我們通過listnChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); 注冊了一個我們感興趣的事件，然后調(diào)用selector.select(TIMEOUT)等待訂閱的時間發(fā)生，然后再采取相應(yīng)的處理措施。

***我們實現(xiàn)EchoSelectorProtocol

package com.cnblogs.gpcuster; 
 
import java.nio.channels.SelectionKey; 
import java.nio.channels.SocketChannel; 
import java.nio.channels.ServerSocketChannel; 
import java.nio.ByteBuffer; 
import java.io.IOException; 
 
public class EchoSelectorProtocol implements TCPProtocol { 
private int bufSize;// SizeofI/Obuffer 
 
public EchoSelectorProtocol(int bufSize) { 
this.bufSize = bufSize; 
} 
 
public void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException { 
SocketChannel clntChan = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept(); 
clntChan.configureBlocking(false);// Mustbenonblockingtoregister 
// Registertheselectorwithnewchannelforreadandattachbytebuffer 
clntChan.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer 
.allocate(bufSize)); 
} 
 
public void handleRead(SelectionKey key) throws IOException { 
// Clientsocketchannelhaspendingdata 
SocketChannel clntChan = (SocketChannel) key.channel(); 
ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment(); 
long bytesRead = clntChan.read(buf); 
if (bytesRead == -1) {// Didtheotherendclose? 
clntChan.close(); 
} else if (bytesRead > 0) { 
// Indicateviakeythatreading/writingarebothofinterestnow. 
key.interestOps(SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE); 
} 
} 
 
public void handleWrite(SelectionKey key) throws IOException { 
/* 
* Channelisavailableforwriting,andkeyisvalid(i.e.,clientchannel 
* notclosed). 
*/ 
// Retrievedatareadearlier 
ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment(); 
buf.flip();// Preparebufferforwriting 
SocketChannel clntChan = (SocketChannel) key.channel(); 
clntChan.write(buf); 
if (!buf.hasRemaining()) {// Buffercompletelywritten? 
// Nothingleft,sonolongerinterestedinwrites 
key.interestOps(SelectionKey.OP_READ); 
} 
buf.compact();// Makeroomformoredatatobereadin 
} 
} 

在這里，我們又進(jìn)一步對Selector注冊了相關(guān)的事件：key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);

這樣，我們就實現(xiàn)了基于NIO的Echo 系統(tǒng)。

原文鏈接：http://www.cnblogs.com/gpcuster/archive/2009/12/27/1633366.html

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