1.关于NIO
Java NIO即Java Non-blocking IO(Java非阻塞I/O),是Jdk1.4之后增加的一套操作I/O工具包,又被叫做Java New IO。
(1)Reactor模式
Reactor即反应器,就是我们将事件注册到Reactor中,当有相应的事件发生时,Reactor便会告知我们有哪些事件发生了,我们再根据具体的事件去做相应的处理。在NIO里主要是Selector多路复用模型。
(2)BIO(同步阻塞IO)和NIO的区别
BIO在调用read/write的时候会阻塞线程,也就是就算某个时刻你的socket并没有数据需要传输,
但是你的socket线程却仍然会被阻塞在read/write方法上,所以BIO是一个socket连接一个线程。
NIO与BIO不同,它主要依靠事件监听反应器进行工作,一个监听器可以监听好几个socket连接,只有在socket有事件发生(如读写数据,连接到达等)的时候才进行事件分发,
开启线程去处理事件(一个请求一个线程),所以在高并发的时候NIO是优于BIO的。
并且NIO有了缓冲区的概念,不管是File IO还是Socket IO都是在和Buffer相互读取,
NIO可以先将通道数据读到缓冲区中再进行操作,避免了逐字节或逐行读取的性能开销。
NIO主要可以分为四个模块,分别是Buffer(数据缓冲区),Channel(数据通道),Selector(监听器),Charset(字符集)。
2.Buffer(数据缓冲区)
缓冲区(Buffer)就是在内存中预留指定字节数的存储空间用来对输入/输出(I/O)的数据作临时存储,这部分预留的内存空间就叫做缓冲区;
在Java NIO中,缓冲区的作用也是用来临时存储数据,可以理解为是I/O操作中数据的中转站。
缓冲区直接为通道(Channel)服务,写入数据到通道或从通道读取数据。
java.nio.Buffer是一个抽象类,直接继承Buffer的缓冲区类有七种:
ByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,IntBuffer,LongBuffer,ShortBuffer。
其中MappedByteBuffer继承ByteBuffer,专门用于内存映射,可以处理大文件读写等。
Buffer有四个属性,
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private
int
mark = -
1
;
private
int
position =
0
;
private
int
limit;
private
int
capacity;
|
Capacity 容量,即可以容纳的最大数据量;在缓冲区创建时被设定并且不能改变
Limit 上界,缓冲区中当前数据量
Position 位置,下一个要被读或写的元素的索引
Mark 标记,调用mark()来设置mark=position,再调用reset()可以让position恢复到标记的位置即position=mark
具体的操作方法主要有clear(清空缓冲区),flip(把缓冲区状态改为写状态),put(向缓冲区写入数据),get(从缓冲区读取数据)。
3.Channel(数据通道)
Channel相当于BIO里面的Stream(数据流),但Channel与Stream不同,Channel是双向的,
可以向通道两边传输数据,而不用像BIO那样要专门建立一个输入流和一个输出流。
I/O可以分为文件IO和流IO,那么Channel对应的就可以分为文件通道(FileChannel)和流通道(流通道就是套接字通道,SocketChannel),NIO中Channel接口主要的通道实现类有以下几种:
FileChannel 文件通道,用于操作文件I/O
SocketChannel 套接字通道,用于TCP协议,客户端连接服务器后,
服务器和客户端都会有一个SocketChannel,就可以互相发送数据了
ServerSocketChannel 服务器套接字通道,用于TCP连接响应客户端连接
通道可以以阻塞(blocking)或非阻塞(non-blocking)模式运行,阻塞模式会一直等待某个操作直到返回结果;非阻塞不会一直等待,要么返回null,要么返回执行完的结果。
4.Selector(监听器)
Selector是NIO的核心,
(1)选择器的创建
java.nio.channels.Selector提供了一系列的静态方法,可以直接调用,
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//创建选择器
Selector sle =Selector.open();
|
Selector(选择器)提供了下面方法:
open():打开一个选择器
isOpen():检查一个选择器实例是否打开
provider():返回一个SelectorProvider
keys():返回注册键集合
selectedKeys():返回已选择键集合
selectNow():立刻执行选择,非阻塞,若没有已准备好的通道则立即返回0
select(long timeout):执行选择,超过指定毫秒数则返回
select():执行选择,会一直阻塞直到有准备就绪的通道
wakeup():停止选择
close():关闭选择器
(2)轮询获取注册到选择器中通道感兴趣的操作
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//创建选择器
Selector sle =Selector.open();
//创建socket服务器通道
ServerSocketChannel socketChn=ServerSocketChannel.open();
/**
* 绑定端口
* InetSocketAddress是SocketAddress的子类
*/
socketChn.socket().bind(
new
InetSocketAddress(
65535
));
//设置是否非阻塞
socketChn.configureBlocking(
false
);
/**
* 将通道注册到选择器,指定通道兴趣是等待接收连接
* NIO中定义了4中可选择操作:OP_READ(读)、OP_WRITE(写)、OP_CONNECT(连接)、OP_ACCEPT(接受),
* 这些常量在SelectionKey中定义
*/
SelectionKey key = socketChn.register(sle, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//使用while循环轮询获取注册到选择器中通道感兴趣的操作
while
(
true
){
//选择注册到选择器中通道感兴趣的键,此方法是阻塞的,直到有感兴趣的事件发生
// int n=sle.select();
//立即查询,非阻塞
int
n=sle.selectNow();
Iterator<SelectionKey> iter = sle.selectedKeys().iterator();
while
(iter.hasNext()) {
SelectionKey keyy = iter.next();
iter.remove();
// ......
}
//close()方法可以关闭选择器
sle.close();
}
|
(3)poll和epoll 选择器的内部实现
选择器为通道服务,通道事先告诉选择器:“我对某些事件感兴趣,如可读、可写等“,
选择器在接受了一个或多个通道的委托后,开始选择工作,它的选择工作就完全交给操作系统,linux下即为poll或epoll。
5.Charset(字符集)
主要是指java.nio.charset包下的一系列工具类,
NIO提供了CharsetDecoder和CharsetEncoder进行字符集的编码和解码。
本文转自邴越博客园博客,原文链接:http://www.cnblogs.com/binyue/p/3857911.html,如需转载请自行联系原作者