java分布式开发TCP/IP NIO无阻塞 Socket（(基于消息方式实现系统间的通信) ）

在java中可以基于java.nio.channels中的Channel和Selector的相关类来实现TCP/IP+NIO方式的系统间通信。

 

用于系统间通信依靠SocketChannel和ServerSocketChannel，SocketChannel用于建立连接，监听事件及操作读写，ServerSocketChannel用于监听端口及监听连接事件，可通过Selector来获取是否有要处理的事件。

 

服务端java代码：

package com.java.distributed.message.tcpip;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
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.nio.charset.Charset;

public class NIOServer {

	/**
	 * @param args
	 * @throws IOException 
	 */
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		int port =7889;
		//打开选择器
		Selector selector=Selector.open();
		//打开服务器套接字通道
		ServerSocketChannel ssc=ServerSocketChannel.open();
		//检索与此通道关联的服务器套接字
		ServerSocket serverSocket=ssc.socket();
		//将 ServerSocket 绑定到特定地址（IP 地址和端口号）
		serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));
		System.out.println("server listen on port:"+port);
		
		//调整通道的阻塞模式
		ssc.configureBlocking(false);
		//向给定的选择器注册此通道，返回一个选择键。SelectionKey.OP_ACCEPT--用于套接字接受操作的操作集位   
		ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
		
		while(true){
			//timeout:为正，则在等待某个通道准备就绪时最多阻塞 timeout 毫秒；如果为零，则无限期地阻塞；必须为非负数
			int nKeys=selector.select(1000);
			if(nKeys>0){
				
				for(SelectionKey key:selector.selectedKeys()){
					/*测试此键的通道是否已准备好接受新的套接字连接--
					 * 如果此键的通道不支持套接字接受操作，则此方法始终返回 false
					 * */
					if(key.isAcceptable()){
						ServerSocketChannel server=(ServerSocketChannel) key.channel();
						SocketChannel sc=server.accept();
						
						if(sc==null){
							continue;
						}
						sc.configureBlocking(false);
						sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
					}else if(key.isReadable()){
						//分配一个新的字节缓冲区
						ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
						SocketChannel sc=(SocketChannel) key.channel();
						int readBytes=0;
						String message=null;
						try{
							int ret;
							try{
								while((ret=sc.read(buffer))>0){
									readBytes +=ret;
								}
								
							}catch(Exception e ){
								readBytes=0;
								//ignore
							}finally{
								//反转此缓冲区。首先对当前位置设置限制，然后将该位置设置为零
								buffer.flip();
							}
							
							if(readBytes>0){
								message=Charset.forName("UTF-8").decode(buffer).toString();
								buffer=null;
							}
						}finally{
							if(buffer!=null)
								buffer.clear();
						}
						
						if(readBytes>0){
							System.out.println("message from client:"+message);
							if("quit".equalsIgnoreCase(message.trim())){
								sc.close();
								selector.close();
								System.out.println("Server has been shutdown!");
								System.exit(0);
							}
							String outMessage="server response:"+message;
							sc.write(Charset.forName("UTF-8").encode(outMessage));
						}
						
					}
				}
				selector.selectedKeys().clear();
			}
		
		}
	}
}

 

 

客户端java代码：

package com.java.distributed.message.tcpip;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.SocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;


public class NIOClient {

	/**
	 * @param args
	 * @throws IOException 
	 */
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		int port =7889;
		SocketChannel channel=SocketChannel.open();
		channel.configureBlocking(false);
		
		SocketAddress target=new InetSocketAddress("127.0.0.1",port);
		channel.connect(target);
		Selector selector=Selector.open();
		//用于套接字连接操作的操作集位
		channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
		BufferedReader systemIn=new BufferedReader(new InputStreamReader(System.in));
		
		while(true){
			if(channel.isConnected()){
				String command=systemIn.readLine();
				channel.write(Charset.forName("UTF-8").encode(command));
				
				if(command==null||"quit".equalsIgnoreCase(command.trim())){
					systemIn.close();
					channel.close();
					selector.close();
					System.out.println("Client quit !");
					System.exit(0);
				}
			}
			int nKeys=selector.select(1000);
			if(nKeys>0){
				for(SelectionKey key:selector.selectedKeys()){
					if(key.isConnectable()){
						SocketChannel sc=(SocketChannel) key.channel();
						sc.configureBlocking(false);
						sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
						sc.finishConnect();
					}else if(key.isReadable()){
						ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
						SocketChannel sc=(SocketChannel) key.channel();
						int readBytes=0;
						try{
							int ret=0;
							try{
								while((ret=sc.read(buffer))>0){
									readBytes+=ret;
								}
							}finally{
								buffer.flip();
							}
							if (readBytes > 0) {   
                                System.out.println(Charset.forName("UTF-8")   
                                        .decode(buffer).toString());   
                                buffer = null;   
                            }   

						}finally {   
                            if (buffer != null) {   
                                buffer.clear();   
                            }
						}
					}
				}
					selector.selectedKeys().clear();   
			}
		}
	}

}

 

评论

1 楼 mars914 2011-11-07  

channel，Buffer，selector。Java 标准IO中基于流进行数据交互，java NIO中给出了许多Buffer，基于数据块进行操作，通过channel（通道）进行交互。Channel同时支持异步的读和写。且主要与buffer进行数据读写。

Selector也是Java NIO提供的类，能够监听网络IO中Channel的事件，检查Channel是否准备好可读/可写，以及连接（connect）,accept。一个Selector可支持监听多个Channel的事件。这样NIO中可以一个线程可以支持多个请求发送。

同样，考虑客户端发送多个请求，NIO方式相比BIO可以做到不阻塞，因此客户端可以采用连接复用的方式，即每个SocketChannel在发送消息后，不用等待响应可继续发送其他消息。这样可以降低连接池带来的资源争抢问题，对系统性能有帮助。

对于服务器接受多个连接请求，通常采用的是有一个线程来监听连接事件，另一个线程来监听网络流的读写事件。

当有网络流的读写事件时，在放入一个线程池中处理。这种方式比TCP/IP+BIO的好处是在于可接受很多连接，而这些连接只有在有真正的与服务器进行（请求）交互才会创建线程进行处理。这网上被称为：一请求一连接。

当连接数不多，或者连接数很多而且连接上的请求比较频繁是，TCP/IP NIO方式不会带相比TCP/IP+BIO理论上不会有太大的优势。

综上，TCP/IP+NIO对于高访问量的系统来说，服务器端可以支撑更多的连接。