java nio Selector的使用－服务器端

　　前些时候花了一些时间在研究java.nio的api使用机制,看了好久,也觉得不习惯它的使用方式和用法.毕竟自己对C语言了解太少,也不太了解C语言在网络编程上的用法。对这种底层下的编程太不习惯，还是应该好好了解下底层的东西，要不然就光会使用别人的东西，如果是自己写一个，就写不出来了。

　　从java1.4以来,java nio就出现在java的api中，在日常的使用当中，基本上都是围绕着java.io中的几个inputStream(outputStream)和reader(writer)在转，要想编写一些其他形式的调用，还真不会。我也看了下最新的springframework中的FileCopyUtils中的代码，也是将各种操作集合给java.io来做。好像java.nio用得不是很多。看了下java.nio的描述信息，感觉这是用在网络编程上的。比如文件下载服务，通信服务等地方。自己暂时还用不上网络上的编程，不过等到用的时候还去学，就太晚了。

　　看了下关于Selector的使用方法，官方的说法是一个“多路复用器”，从我自己的角度来讲就感觉像一个服务总线，负责统一各个处理程序的消息注册，统一接收客户端或服务器消息信息，再分发给不同的事件处理程序进行处理。整个流程就一个注册->接收->处理的过程，从使用者的角度来讲，直接使用这些api还不太成熟，毕竟这些api都太底层了，需要了解太多的技术细节，也不太适合像我这种不了解C语言网络编程的人。这周花了三天的时候专门研究了下整个java.nio包，重点看了下关于Selector的运用（datagram和pipe还不太会用），结合了网络上的很多例子（尤其是《java nio》这本书上的例子），对selector总算有了很大的认识，对底层的io编程也有了新的了解。
   

　　写了个模拟下载的例子，服务器端模拟一个拥有整个硬盘资源的处理程序。客户端通过发送要下载的文件（通过完整文件路径），从而实现由服务器写文件到客户端，客户端保存接收的整体流程。其中，仅涉及到了数据传输的基本运用，即没有运用到网络编程上的urlConnection，也没有用到专门的socket,客户端也没有实现一个文件多线程下载的机制。仅仅作为一个selector的下载练习使用（当然，如果要求不高，也可以用到实际编程的）。

 

　　服务器端基本思路就是打开链接,绑定端口,接收信息,处理信息。详细过程如下：

　　第一步：创建服务器端socketChannel，并绑定指定端口，注册到selector上。

selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(1234));
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

　　都是标准的步骤，先open,再配置block为异步的，服务器socket绑定本机端口，注册到selector上，并指定key为ACCEPT。

　　第二步：接收消息，处理信息咯。

for(; ;) {
	selector.select();
	Iterator<SelectionKey> keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
	while(keyIterator.hasNext()) {
	SelectionKey key = keyIterator.next();
	if(key.isValid())
		handle(key);
	keyIterator.remove();
	}
}

 

　　这也是标准步骤，先进行select，再获得selectedKey,迭代，处理，再remove掉。

在网上，看到有些例子中，对selector.select()中返回的值进行判断，如果返回为o则continue,在我这个程序中，经测试当selector.select()返回为０时，而selector.selectedKeys()确不为０，这样就没有处理信息了。从官方doc上来看，关于select()的返回值解释为“已更新其准备就绪操作集的键的数目，该数目可能为零”，即这个数目指已更新的键集，故在处理中可能键集没有更新，而选择的消息处理keys却不为０，这种情况是正确的。不清楚是不是这个意思，还望高人来解释一下。

　　第三步：就是handle方法了，处理消息事件。

if(key.isAcceptable()) {
	ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
	SocketChannel socketChannel = channel.accept();
	socketChannel.configureBlocking(false);
	socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//注册读事件
	map.put(socketChannel, new Handle());//把socket和handle进行绑定
}
//用map中的handle处理read和write事件,以模拟多个文件同时进行下载
if(key.isReadable() || key.isWritable()) {
	SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
	final Handle handle = map.get(socketChannel);
	if(handle != null)
	　　　　handle.handle(key);
}

 

　　在以上方法中，我在主方法中仅处理appcet事件，再为每个连接到的socketChannel注册读事件，再在读消息处理中注册写事件。而读和写消息处理，我用了一个内部类来处理，即每个内部类来绑定一个socketChannel,单独处理每个socketChannel。这样的处理，是满足客户端对服务器端发起多个请求，来下载不同的文件，这样服务器端就可为不同的客户端socketChannel定制不同的处理程序了。内部类的定义如下：

private class Handle{
	private StringBuilder message;
	private boolean writeOK = true;
	private ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
	private FileChannel fileChannel;
	private String fileName;
}

 　　message指由客户端发送的信息，在此定义此信息为客户端请求的文件信息。由message来得到服务器端的文件名路径信息，并保存到fileName中，fileChannel即为由此fileName取得的channel。byteBuffer就是用来写数据的字节数据缓冲器了。

　　handle单独处理读和写事件，在读事件中，解析文件名，并注册写事件，代码如下：

if(key.isReadable()) {
	SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
	if(writeOK)
		message = new StringBuilder();
	while(true) {
		byteBuffer.clear();
		int r = socketChannel.read(byteBuffer);
		if(r == 0)
			break;
		if(r == -1) {
			socketChannel.close();
			key.cancel();
		　　　　　return;
		}
		message.append(new String(byteBuffer.array(), 0, r));
	}
//将接收到的信息转化成文件名,以映射到服务器上的指定文件
	if(writeOK && invokeMessage(message)) {
		socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);
		writeOK = false;
	}
}

 以上代码就主要是读信息，并解析信息成一个文件名，并注册写事件了。当然还处理客户端断开连接事件，读到信息为－１时，断开连接。其中处理文件信息代码如下：

String m = message.toString();
try {
	File f = new File(m);
	if(!f.exists())
		return false;
	fileName = m;
	return true;
} catch(Exception e) {
	return false;
}

 

其中就是将message转化成一个fileName,以供在写的时候能够从fileName中取得fileChannel,此方法保存fileName是存在的。

　　下面看写事件的处理：

//向客户端写数据
if(key.isWritable()) {
	if(!key.isValid())
		return;
	SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
	if(fileChannel == null)
		fileChannel = new FileInputStream(fileName).getChannel();
	byteBuffer.clear();
	int w = fileChannel.read(byteBuffer);
//如果文件已写完,则关掉key和socket
	if(w <= 0) {
		fileName = null;
		fileChannel.close();
		fileChannel = null;
		writeOK = true;
		socketChannel.close();
		key.channel();
		return;
	}
　　　　　byteBuffer.flip();
　　　　　socketChannel.write(byteBuffer);
}

 　　写处理中，主要就是打开本地的文件channel将fileChannel中的数据写到socketChannel中，如果数据已经写完毕，则关掉相应channel。

 

　　至此，服务器端的信息就处理完毕，运行这个程序就只需要在main方法中，new().call()就可以了。当然，有服务器端还需要客户端才行，客户端信息请参照下一笔记。

　　服务器端代码随附件中。

评论

5 楼 xiaoxi0324 2014-07-15  

永志_爱戴 写道

楼主，你的写文件的代码应该有问题。int w = fileChannel.read(byteBuffer);  这段代码不可能一下子把全部的文件内容读到缓冲区，socketChannel.write(byteBuffer);  也可能存在没有将缓冲区全部数据都写出去的可能。所以应该在循环中读入，然后写出比较好。
再就是你这个文件发送完就把socket给关了，如果客户端还要请求文件只能重新连接，这样多不好啊。为什么不保持这个连接啊。我想看一下，如果写完文件不关闭这个连接你将如何处理

前一段说的问题确实存在，会有buffer不完全的情况。
后面的不关闭socket不予置评

4 楼 永志_爱戴 2014-03-19  

楼主，你的写文件的代码应该有问题。int w = fileChannel.read(byteBuffer);  这段代码不可能一下子把全部的文件内容读到缓冲区，socketChannel.write(byteBuffer);  也可能存在没有将缓冲区全部数据都写出去的可能。所以应该在循环中读入，然后写出比较好。
再就是你这个文件发送完就把socket给关了，如果客户端还要请求文件只能重新连接，这样多不好啊。为什么不保持这个连接啊。我想看一下，如果写完文件不关闭这个连接你将如何处理

3 楼 lxzh504 2013-07-30  

我感觉写的挺好的，当然了，初学者可能看不懂，但是写的逻辑性挺强的，谢谢。

2 楼 magicbloodelf06 2013-01-04  

我是专门上来骂的，写的什么鸟东西，害老子瞎折腾好久，还是不太明白。本想随便找个网页搜点资料看看，就找到这，弄了半天没明白，老子实在火了，把Java NIO这本书下载了下来，找到讲解socket的章节，看了一会，思路原理瞬间清晰明了！！此贴害人不浅，强烈推荐直接去下JAVA NIO这书看，相关内容也没多少，花的时间绝对比看这贴少，学的绝对比这贴多。楼主自己半桶水就别出来害人！！！

1 楼 lonelybug 2009-07-22  

小错误一个最后的一个代码块里面17行应该是
key.cancel()，拼写错了而已。哈哈

文章写得不错。

不过，其实map可以用selectionKey.attach(Object)；
来做一个，其实这个的目的也就是跟Event Driven的addListener差不多。