Java中NIO及基础实现
- 2019 年 10 月 16 日
- 筆記
NIO:同步非阻塞IO
来源：BIO是同步阻塞IO操作，当线程在处理任务时，另一方会阻塞着等待该线程的执行完毕，为了提高效率，，JDK1.4后，引入NIO来提升数据的通讯性能
NIO中采用Reactor设计模式，注册的汇集点为Selector，NIO有三个主要组成部分：Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）
Reactor设计模式：Reactor模式是一种被动事件处理模式，即当某个特定事件发生时触发事件，可参考，https://blog.csdn.net/feimataxue/article/details/7642638，https://www.cnblogs.com/bitkevin/p/5724410.html
NIO采用了轮询的方式来观察事件是否执行完毕，如：A让B打印某个文件，BIO会一直等待着B返回，期间自己不做其他事情，而NIO则会不断的询问B是否完成，未完成则处理自己的时，直至B完成
Channel（通道）：Channel是一个对象，可以通过它读取和写入数据
Selector（对象选择器）： Selector是一个对象，它可以注册到很多个Channel上，监听各个Channel上发生的事件，并且能够根据事件情况决定Channel读写
代码实现：（此实现参考网络上可用的例子）
NIO客户端实现：
package com.learn.nio.client; import com.study.info.HostInfo; import com.study.util.InputUtil; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SocketChannel; public class NIOEchoClient { public static void main(String[] args) throws Exception{ SocketChannel clientChannel = SocketChannel.open(); clientChannel.connect(new InetSocketAddress(HostInfo.HOST_NAME,HostInfo.PORT)); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(50); boolean flag = true; while (flag){ buffer.clear(); String input = InputUtil.getString("请输入待发送的信息：").trim(); buffer.put(input.getBytes()); //将数据存入缓冲区 buffer.flip(); // 重置缓冲区 clientChannel.write(buffer); //发送数据 buffer.clear(); int read = clientChannel.read(buffer); buffer.flip(); System.err.print(new String(buffer.array(), 0, read)); if("byebye".equalsIgnoreCase(input)){ flag = false; } } clientChannel.close(); } }
NIO服务端实现：
package com.learn.nio.server; import com.study.info.HostInfo; 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.Iterator; import java.util.Set; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class NIOEchoServer { private static class EchoClientHandle implements Runnable { //客户端 private SocketChannel clientChannel; // 循环结束标记 private boolean flag = true; public EchoClientHandle(SocketChannel clientChannel){ this.clientChannel = clientChannel; } @Override public void run() { ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(50); try { while (this.flag){ byteBuffer.clear(); int read = this.clientChannel.read(byteBuffer); String msg = new String(byteBuffer.array(), 0, read).trim(); String outMsg = "【Echo】" + msg + "n"; // 回应信息 if("byebve".equals(msg)){ outMsg = "会话结束，下次再见！"; this.flag = false; } byteBuffer.clear(); byteBuffer.put(outMsg.getBytes()); //回传信息放入缓冲区 byteBuffer.flip(); this.clientChannel.write(byteBuffer);// 回传信息 } }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } } } public static void main(String[] args) throws Exception{ // 为了性能问题及响应时间，设置固定大小的线程池 ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10); // NIO基于Channel控制，所以有Selector管理所有的Channel ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 设置为非阻塞模式 serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 设置监听端口 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(HostInfo.PORT)); // 设置Selector管理所有Channel Selector selector = Selector.open(); // 注册并设置连接时处理 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); System.out.println("服务启动成功，监听端口为：" + HostInfo.PORT); // NIO使用轮询，当有请求连接时，则启动一个线程 int keySelect = 0; while ((keySelect = selector.select()) > 0){ Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()){ SelectionKey next = iterator.next(); if(next.isAcceptable()){ // 如果是连接的 SocketChannel accept = serverSocketChannel.accept(); if(accept != null){ executorService.submit(new EchoClientHandle(accept)); } iterator.remove(); } } } executorService.shutdown(); serverSocketChannel.close(); } }
工具类：
package com.study.util; import java.io.BufferedReader; import java.io.IOException; import java.io.InputStreamReader; public class InputUtil { private static final BufferedReader KEYBOARD_INPUT = new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in)); private InputUtil(){ } public static String getString(String prompt){ boolean flag = true; //数据接受标记 String str = null; while (flag){ System.out.println(prompt); try { str = KEYBOARD_INPUT.readLine(); // 读取一行数据 if(str == null || "".equals(str)){ System.out.println("数据输入错误，不允许为空！"); }else { flag = false; } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } return str; } }
package com.study.info; public calss HostInfo { public static final String HOST_NAME = "localhost"; public static final int PORT = 9999; }
NIO结构参考文章： https://www.cnblogs.com/sxkgeek/p/9488703.html#_label2
