从JDK 1.4开始,Java的标准库中就包含了NIO,即所谓的“New IO”。其中最重要的功能就是提供了“非阻塞”的IO,当然包括了Socket。NonBlocking的IO就是对select(Unix平台下)以及 WaitForMultipleObjects(Windows平台)的封装,提供了高性能、易伸缩的服务架构。
说来惭愧,直到JDK1.4才有这种功能,但迟到者不一定没有螃蟹吃,NIO就提供了优秀的面向对象的解决方案,可以很方便地编写高性能的服务器。
话说回来,传统的Server/Client实现是基于Thread per request,即服务器为每个客户端请求建立一个线程处理,单独负责处理一个客户的请求。比如像Tomcat(新版本也会提供NIO方案)、Resin等Web服务器就是这样实现的。当然为了减少瞬间峰值问题,服务器一般都使用线程池,规定了同时并发的最大数量,避免了线程的无限增长。
但这样有一个问题:如果线程池的大小为100,当有100个用户同时通过HTTP现在一个大文件时,服务器的线程池会用完,因为所有的线程都在传输大文件了,即使第101个请求者仅仅请求一个只有10字节的页面,服务器也无法响应了,只有等到线程池中有空闲的线程出现。
另外,线程的开销也是很大的,特别是达到了一个临界值后,性能会显著下降,这也限制了传统的Socket方案无法应对并发量大的场合,而“非阻塞”的IO就能轻松解决这个问题。
下面只是一个简单的例子:服务器提供了下载大型文件的功能,客户端连接上服务器的12345端口后,就可以读取服务器发送的文件内容信息了。注意这里的服务器只有一个主线程,没有其他任何派生线程,让我们看看NIO是如何用一个线程处理N个请求的。
NIO服务器最核心的一点就是反应器模式:当有感兴趣的事件发生的,就通知对应的事件处理器去处理这个事件,如果没有,则不处理。所以使用一个线程做轮询就可以了。当然这里这是个例子,如果要获得更高性能,可以使用少量的线程,一个负责接收请求,其他的负责处理请求,特别是对于多CPU时效率会更高。
关于使用NIO过程中出现的问题,最为普遍的就是为什么没有请求时CPU的占用率为100%?出现这种问题的主要原因是注册了不感兴趣的事件,比如如果没有数据要发到客户端,而又注册了写事件(OP_WRITE),则在 Selector.select()上就会始终有事件出现,CPU就一直处理了,而此时select()应该是阻塞的。
另外一个值得注意的问题是:由于只使用了一个线程(多个线程也如此)处理用户请求,所以要避免线程被阻塞,解决方法是事件的处理者必须要即刻返回,不能陷入循环中,否则会影响其他用户的请求速度。
具体到本例子中,由于文件比较大,如果一次性发送整个文件(这里的一次性不是指send整个文件内容,而是通过while循环不间断的发送分组包),则主线程就会阻塞,其他用户就不能响应了。这里的解决方法是当有WRITE事件时,仅仅是发送一个块(比如4K字节)。发完后,继续等待WRITE事件出现,依次处理,直到整个文件发送完毕,这样就不会阻塞其他用户了。
服务器的例子:
package nio.file;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
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;
import java.nio.charset.CharsetDecoder;
import java.util.Iterator;
/**
* 测试文件下载的NIOServer
*
* @author tenyears.cn
*/
public class NIOServer {
static int BLOCK = 4096;
// 处理与客户端的交互
public class HandleClient {
protected FileChannel channel;
protected ByteBuffer buffer;
public HandleClient() throws IOException {
this.channel = new FileInputStream(filename).getChannel();
this.buffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK);
}
public ByteBuffer readBlock() {
try {
buffer.clear();
int count = channel.read(buffer);
buffer.flip();
if (count <= 0)
return null;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
return buffer;
}
public void close() {
try {
channel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
protected Selector selector;
protected String filename = "d:\\bigfile.dat"; // a big file
protected ByteBuffer clientBuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK);
protected CharsetDecoder decoder;
public NIOServer(int port) throws IOException {
selector = this.getSelector(port);
Charset charset = Charset.forName("GB2312");
decoder = charset.newDecoder();
}
// 获取Selector
protected Selector getSelector(int port) throws IOException {
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
Selector sel = Selector.open();
server.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
server.configureBlocking(false);
server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
return sel;
}
// 监听端口
public void listen() {
try {
for (;;) {
selector.select();
Iterator<selectionkey></selectionkey> iter = selector.selectedKeys()
.iterator();
while (iter.hasNext()) {
SelectionKey key = iter.next();
iter.remove();
handleKey(key);
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
// 处理事件
protected void handleKey(SelectionKey key) throws IOException {
if (key.isAcceptable()) { // 接收请求
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel channel = server.accept();
channel.configureBlocking(false);
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (key.isReadable()) { // 读信息
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
int count = channel.read(clientBuffer);
if (count > 0) {
clientBuffer.flip();
CharBuffer charBuffer = decoder.decode(clientBuffer);
System.out.println("Client >>" + charBuffer.toString());
SelectionKey wKey = channel.register(selector,
SelectionKey.OP_WRITE);
wKey.attach(new HandleClient());
} else
channel.close();
clientBuffer.clear();
} else if (key.isWritable()) { // 写事件
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
HandleClient handle = (HandleClient) key.attachment();
ByteBuffer block = handle.readBlock();
if (block != null)
channel.write(block);
else {
handle.close();
channel.close();
}
}
}
public static void main(String[] args) {
int port = 12345;
try {
NIOServer server = new NIOServer(port);
System.out.println("Listernint on " + port);
while (true) {
server.listen();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} |
该代码中,通过一个HandleClient来获取文件的一块数据,每一个客户都会分配一个HandleClient的实例。
下面是客户端请求的代码,也比较简单,模拟100个用户同时下载文件。
package nio.file;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.CharBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.charset.CharsetEncoder;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* 文件下载客户端
* @author tenyears.cn
*/
public class NIOClient {
static int SIZE = 100;
static InetSocketAddress ip = new InetSocketAddress("localhost",12345);
static CharsetEncoder encoder = Charset.forName("GB2312").newEncoder();
static class Download implements Runnable {
protected int index;
public Download(int index) {
this.index = index;
}
public void run() {
try {
long start = System.currentTimeMillis();
SocketChannel client = SocketChannel.open();
client.configureBlocking(false);
Selector selector = Selector.open();
client.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
client.connect(ip);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8 * 1024);
int total = 0;
FOR: for (;;) {
selector.select();
Iterator<selectionkey></selectionkey> iter = selector.selectedKeys()
.iterator();
while (iter.hasNext()) {
SelectionKey key = iter.next();
iter.remove();
if (key.isConnectable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key
.channel();
if (channel.isConnectionPending())
channel.finishConnect();
channel.write(encoder.encode(CharBuffer
.wrap("Hello from " + index)));
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (key.isReadable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key
.channel();
int count = channel.read(buffer);
if (count > 0) {
total += count;
buffer.clear();
} else {
client.close();
break FOR;
}
}
}
}
double last = (System.currentTimeMillis() - start) * 1.0 / 1000;
System.out.println("Thread " + index + " downloaded " + total
+ "bytes in " + last + "s.");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(SIZE);
for (int index = 0; index < SIZE; index++) {
exec.execute(new Download(index));
}
exec.shutdown();
}
} |
分享到:
- 2006-12-24 12:57
- 浏览 27476
- 评论(6)
- 论坛回复 / 浏览 (2 / 34189)
- 查看更多
相关推荐
内容概要:本文详细介绍了基于MATLAB GUI界面和卷积神经网络(CNN)的模糊车牌识别系统。该系统旨在解决现实中车牌因模糊不清导致识别困难的问题。文中阐述了整个流程的关键步骤,包括图像的模糊还原、灰度化、阈值化、边缘检测、孔洞填充、形态学操作、滤波操作、车牌定位、字符分割以及最终的字符识别。通过使用维纳滤波或最小二乘法约束滤波进行模糊还原,再利用CNN的强大特征提取能力完成字符分类。此外,还特别强调了MATLAB GUI界面的设计,使得用户能直观便捷地操作整个系统。 适合人群:对图像处理和深度学习感兴趣的科研人员、高校学生及从事相关领域的工程师。 使用场景及目标:适用于交通管理、智能停车场等领域,用于提升车牌识别的准确性和效率,特别是在面对模糊车牌时的表现。 其他说明:文中提供了部分关键代码片段作为参考,并对实验结果进行了详细的分析,展示了系统在不同环境下的表现情况及其潜在的应用前景。
嵌入式八股文面试题库资料知识宝典-计算机专业试题.zip
嵌入式八股文面试题库资料知识宝典-C and C++ normal interview_3.zip
内容概要:本文深入探讨了一款额定功率为4kW的开关磁阻电机,详细介绍了其性能参数如额定功率、转速、效率、输出转矩和脉动率等。同时,文章还展示了利用RMxprt、Maxwell 2D和3D模型对该电机进行仿真的方法和技术,通过外电路分析进一步研究其电气性能和动态响应特性。最后,文章提供了基于RMxprt模型的MATLAB仿真代码示例,帮助读者理解电机的工作原理及其性能特点。 适合人群:从事电机设计、工业自动化领域的工程师和技术人员,尤其是对开关磁阻电机感兴趣的科研工作者。 使用场景及目标:适用于希望深入了解开关磁阻电机特性和建模技术的研究人员,在新产品开发或现有产品改进时作为参考资料。 其他说明:文中提供的代码示例仅用于演示目的,实际操作时需根据所用软件的具体情况进行适当修改。
少儿编程scratch项目源代码文件案例素材-剑客冲刺.zip
少儿编程scratch项目源代码文件案例素材-几何冲刺 转瞬即逝.zip
内容概要:本文详细介绍了基于PID控制器的四象限直流电机速度驱动控制系统仿真模型及其永磁直流电机(PMDC)转速控制模型。首先阐述了PID控制器的工作原理,即通过对系统误差的比例、积分和微分运算来调整电机的驱动信号,从而实现转速的精确控制。接着讨论了如何利用PID控制器使有刷PMDC电机在四个象限中精确跟踪参考速度,并展示了仿真模型在应对快速负载扰动时的有效性和稳定性。最后,提供了Simulink仿真模型和详细的Word模型说明文档,帮助读者理解和调整PID控制器参数,以达到最佳控制效果。 适合人群:从事电力电子与电机控制领域的研究人员和技术人员,尤其是对四象限直流电机速度驱动控制系统感兴趣的读者。 使用场景及目标:适用于需要深入了解和掌握四象限直流电机速度驱动控制系统设计与实现的研究人员和技术人员。目标是在实际项目中能够运用PID控制器实现电机转速的精确控制,并提高系统的稳定性和抗干扰能力。 其他说明:文中引用了多篇相关领域的权威文献,确保了理论依据的可靠性和实用性。此外,提供的Simulink模型和Word文档有助于读者更好地理解和实践所介绍的内容。
嵌入式八股文面试题库资料知识宝典-2013年海康威视校园招聘嵌入式开发笔试题.zip
少儿编程scratch项目源代码文件案例素材-驾驶通关.zip
小区开放对周边道路通行能力影响的研究.pdf
内容概要:本文探讨了冷链物流车辆路径优化问题,特别是如何通过NSGA-2遗传算法和软硬时间窗策略来实现高效、环保和高客户满意度的路径规划。文中介绍了冷链物流的特点及其重要性,提出了软时间窗概念,允许一定的配送时间弹性,同时考虑碳排放成本,以达到绿色物流的目的。此外,还讨论了如何将客户满意度作为路径优化的重要评价标准之一。最后,通过一段简化的Python代码展示了遗传算法的应用。 适合人群:从事物流管理、冷链物流运营的专业人士,以及对遗传算法和路径优化感兴趣的科研人员和技术开发者。 使用场景及目标:适用于冷链物流企业,旨在优化配送路线,降低运营成本,减少碳排放,提升客户满意度。目标是帮助企业实现绿色、高效的物流配送系统。 其他说明:文中提供的代码仅为示意,实际应用需根据具体情况调整参数设置和模型构建。
少儿编程scratch项目源代码文件案例素材-恐怖矿井.zip
内容概要:本文详细介绍了基于STM32F030的无刷电机控制方案,重点在于高压FOC(磁场定向控制)技术和滑膜无感FOC的应用。该方案实现了过载、过欠压、堵转等多种保护机制,并提供了完整的源码、原理图和PCB设计。文中展示了关键代码片段,如滑膜观测器和电流环处理,以及保护机制的具体实现方法。此外,还提到了方案的移植要点和实际测试效果,确保系统的稳定性和高效性。 适合人群:嵌入式系统开发者、电机控制系统工程师、硬件工程师。 使用场景及目标:适用于需要高性能无刷电机控制的应用场景,如工业自动化设备、无人机、电动工具等。目标是提供一种成熟的、经过验证的无刷电机控制方案,帮助开发者快速实现并优化电机控制性能。 其他说明:提供的资料包括详细的原理图、PCB设计文件、源码及测试视频,方便开发者进行学习和应用。
基于有限体积法Godunov格式的管道泄漏检测模型研究.pdf
嵌入式八股文面试题库资料知识宝典-CC++笔试题-深圳有为(2019.2.28)1.zip
少儿编程scratch项目源代码文件案例素材-几何冲刺 V1.5.zip
Android系统开发_Linux内核配置_USB-HID设备模拟_通过root权限将Android设备转换为全功能USB键盘的项目实现_该项目需要内核支持configFS文件系统
C# WPF - LiveCharts Project
少儿编程scratch项目源代码文件案例素材-恐怖叉子 动画.zip
嵌入式八股文面试题库资料知识宝典-嵌⼊式⼯程师⾯试⾼频问题.zip