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
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 |
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。
简单代码实现
服务端
package com.current.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.Iterator;
public class NIOServer {
//通道管理器
private Selector selector;
/**
* 获得一个serverSocket通道,并对该通道做一些初始化的工作
*
* @param port 绑定的端口号
* @throws IOException
*/
public void initServer(int port) throws IOException {
//获得一个ServerSocket通道
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
//设置为非阻塞
serverChannel.configureBlocking(false);
//将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
//获得一个通道管理器
this.selector = Selector.open();
//将通道管理器和通道绑定,并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件后
//当该事件到达时,selector.select()会返回,如果该事件没有调用selector.select会一直阻塞
//reark:当有客户端连接8000这个端口时,将这个chanel上的所有初始连接都设置为OP_ACCEPT
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
/**
* 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
*/
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服务端启动成功");
//轮询访问selector
while (true) {
//当注册事件到达时(有新的连接或连接传输数据通过8000端口),方法返回,否则,该方法会一直阻塞,调用操作系统的底层东西
selector.select();
//select方法返回后会返回一个selectKeys
//获得selector中选中项的迭代器,选中的项为注册事件
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
//channel绑定的key
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
//删除已选的key,以防重复处理
ite.remove();
//客户端请求连接事件
//第一次客户端创建连接事件会将是accept,即init里面的OP_ACCEPT
if (key.isAcceptable()) {
handleAccept(key);
} else if (key.isReadable()) {
handleRead(key);
}
}
}
}
/**
* 处理可读的服务器通道
*
* @param key SelectionKey
* @throws IOException
*/
public void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException {
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
//获得和客户端的连接通道
SocketChannel channel = server.accept();
//设置为非阻塞的
channel.configureBlocking(false);
//telnet输出了这句话表示已经和服务器连接上了
channel.write(ByteBuffer.wrap("send message to server:".getBytes()));
//在和客户端连接成功后,为了可以接受客户端的信息,需要给通道设置读的权限
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
}
public void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
//服务器可读消息,得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
//创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到消息:" + msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("ok".getBytes());
//将消息会送给客户端
channel.write(outBuffer);
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
} |
客户端
package com.current.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;
public class NIOClient {
//通道管理器
private Selector selector;
/**
* 获得一个socket通道,并对该通道做一些初始化的工作
*
* @param ip
* @param port
* @throws IOException
*/
public void initClient(String ip, int port) throws IOException {
//获得一个Socket通道
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
//设置通道为非租塞
channel.configureBlocking(false);
//获得一个通道管理器
this.selector = Selector.open();
//客户端连接服务器,其实并没有实现连接,需要listen()方法中调
// 用channel.finishConnect();才完成连接
channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port));
//将通道管理器和该通道绑定,并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件
channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
}
public void listen() throws IOException {
//轮询访问selector
while (true) {
//阻塞在这里直到消息到达
selector.select();
//获得Selector中选中的迭代器
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
//删除已选的key,以防重复处理
ite.remove();
//连接事件发生
if (key.isConnectable()) {
//获得连接的通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
//如果正在连接,则完成连接
if (channel.isConnectionPending()) {
channel.finishConnect();
}
//设置成非阻塞的
channel.configureBlocking(false);
//在这里可以给服务器发送消息哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务器发送了一条消息").getBytes()));
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
//获得了可读事件
} else if (key.isReadable()) {
read(key);
}
}
}
}
public void read(SelectionKey key) throws IOException {
//服务器可读消息,得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
//创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到消息:" + msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
//将消息会送给客户端
channel.write(outBuffer);
}
/**
* 启动客户端测试
*
* @throws IOException
*/
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOClient client = new NIOClient();
client.initClient("localhost", 8000);
client.listen();
}
}
|