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interview--- 如何从N个数中选出最大(小)的n个数?
用异步输入输出流编写Socket进程通信程序
在Merlin中加入了用于实现异步输入输出机制的应用程序接口包:java.nio(新的输入输出包,定义了很多基本类型缓冲(Buffer)),java.nio.channels(通道及选择器等,用于异步输入输出),java.nio.charset(字符的编码解码)。通道(Channel)首先在选择器(Selector)中注册自己感兴趣的事件,当相应的事件发生时,选择器便通过选择键(SelectionKey)通知已注册的通道。然后通道将需要处理的信息,通过缓冲(Buffer)打包,编码/解码,完成输入输出控制。
通道介绍:
这里主要介绍ServerSocketChannel和 SocketChannel.它们都是可选择的(selectable)通道,分别可以工作在同步和异步两种方式下(注意,这里的可选择不是指可以选择两种工作方式,而是指可以有选择的注册自己感兴趣的事件)。可以用channel.configureBlocking(Boolean )来设置其工作方式。与以前版本的API相比较,ServerSocketChannel就相当于ServerSocket(ServerSocketChannel封装了ServerSocket),而SocketChannel就相当于Socket(SocketChannel封装了Socket)。当通道工作在同步方式时,编程方法与以前的基本相似,这里主要介绍异步工作方式。
所谓异步输入输出机制,是指在进行输入输出处理时,不必等到输入输出处理完毕才返回。所以异步的同义语是非阻塞(None Blocking)。在服务器端,ServerSocketChannel通过静态函数open()返回一个实例serverChl。然后该通道调用serverChl.socket().bind()绑定到服务器某端口,并调用register(Selector sel, SelectionKey.OP_ACCEPT)注册OP_ACCEPT事件到一个选择器中(ServerSocketChannel只可以注册OP_ACCEPT事件)。当有客户请求连接时,选择器就会通知该通道有客户连接请求,就可以进行相应的输入输出控制了;在客户端,clientChl实例注册自己感兴趣的事件后(可以是OP_CONNECT,OP_READ,OP_WRITE的组合),调用clientChl.connect(InetSocketAddress )连接服务器然后进行相应处理。注意,这里的连接是异步的,即会立即返回而继续执行后面的代码。
选择器和选择键介绍:
选择器(Selector)的作用是:将通道感兴趣的事件放入队列中,而不是马上提交给应用程序,等已注册的通道自己来请求处理这些事件。换句话说,就是选择器将会随时报告已经准备好了的通道,而且是按照先进先出的顺序。那么,选择器是通过什么来报告的呢?选择键(SelectionKey)。选择键的作用就是表明哪个通道已经做好了准备,准备干什么。你也许马上会想到,那一定是已注册的通道感兴趣的事件。不错,例如对于服务器端serverChl来说,可以调用key.isAcceptable()来通知serverChl有客户端连接请求。相应的函数还有:SelectionKey.isReadable(),SelectionKey.isWritable()。一般的,在一个循环中轮询感兴趣的事件(具体可参照下面的代码)。如果选择器中尚无通道已注册事件发生,调用Selector.select()将阻塞,直到有事件发生为止。另外,可以调用selectNow()或者select(long timeout)。前者立即返回,没有事件时返回0值;后者等待timeout时间后返回。一个选择器最多可以同时被63个通道一起注册使用。
应用实例:
下面是用异步输入输出机制实现的客户/服务器实例程序――程序清单1(限于篇幅,只给出了服务器端实现,读者可以参照着实现客户端代码):
程序类图
在Merlin中加入了用于实现异步输入输出机制的应用程序接口包:java.nio(新的输入输出包,定义了很多基本类型缓冲(Buffer)),java.nio.channels(通道及选择器等,用于异步输入输出),java.nio.charset(字符的编码解码)。通道(Channel)首先在选择器(Selector)中注册自己感兴趣的事件,当相应的事件发生时,选择器便通过选择键(SelectionKey)通知已注册的通道。然后通道将需要处理的信息,通过缓冲(Buffer)打包,编码/解码,完成输入输出控制。
通道介绍:
这里主要介绍ServerSocketChannel和 SocketChannel.它们都是可选择的(selectable)通道,分别可以工作在同步和异步两种方式下(注意,这里的可选择不是指可以选择两种工作方式,而是指可以有选择的注册自己感兴趣的事件)。可以用channel.configureBlocking(Boolean )来设置其工作方式。与以前版本的API相比较,ServerSocketChannel就相当于ServerSocket(ServerSocketChannel封装了ServerSocket),而SocketChannel就相当于Socket(SocketChannel封装了Socket)。当通道工作在同步方式时,编程方法与以前的基本相似,这里主要介绍异步工作方式。
所谓异步输入输出机制,是指在进行输入输出处理时,不必等到输入输出处理完毕才返回。所以异步的同义语是非阻塞(None Blocking)。在服务器端,ServerSocketChannel通过静态函数open()返回一个实例serverChl。然后该通道调用serverChl.socket().bind()绑定到服务器某端口,并调用register(Selector sel, SelectionKey.OP_ACCEPT)注册OP_ACCEPT事件到一个选择器中(ServerSocketChannel只可以注册OP_ACCEPT事件)。当有客户请求连接时,选择器就会通知该通道有客户连接请求,就可以进行相应的输入输出控制了;在客户端,clientChl实例注册自己感兴趣的事件后(可以是OP_CONNECT,OP_READ,OP_WRITE的组合),调用clientChl.connect(InetSocketAddress )连接服务器然后进行相应处理。注意,这里的连接是异步的,即会立即返回而继续执行后面的代码。
选择器和选择键介绍:
选择器(Selector)的作用是:将通道感兴趣的事件放入队列中,而不是马上提交给应用程序,等已注册的通道自己来请求处理这些事件。换句话说,就是选择器将会随时报告已经准备好了的通道,而且是按照先进先出的顺序。那么,选择器是通过什么来报告的呢?选择键(SelectionKey)。选择键的作用就是表明哪个通道已经做好了准备,准备干什么。你也许马上会想到,那一定是已注册的通道感兴趣的事件。不错,例如对于服务器端serverChl来说,可以调用key.isAcceptable()来通知serverChl有客户端连接请求。相应的函数还有:SelectionKey.isReadable(),SelectionKey.isWritable()。一般的,在一个循环中轮询感兴趣的事件(具体可参照下面的代码)。如果选择器中尚无通道已注册事件发生,调用Selector.select()将阻塞,直到有事件发生为止。另外,可以调用selectNow()或者select(long timeout)。前者立即返回,没有事件时返回0值;后者等待timeout时间后返回。一个选择器最多可以同时被63个通道一起注册使用。
应用实例:
下面是用异步输入输出机制实现的客户/服务器实例程序――程序清单1(限于篇幅,只给出了服务器端实现,读者可以参照着实现客户端代码):
程序类图
public class NBlockingServer { int port = 8000; int BUFFERSIZE = 1024; Selector selector = null; ServerSocketChannel serverChannel = null; HashMap clientChannelMap = null;//用来存放每一个客户连接对应的套接字和通道 public NBlockingServer( int port ) { this.clientChannelMap = new HashMap(); this.port = port; } public void initialize() throws IOException { //初始化,分别实例化一个选择器,一个服务器端可选择通道 this.selector = Selector.open(); this.serverChannel = ServerSocketChannel.open(); this.serverChannel.configureBlocking(false);//设置为异步方式 InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost(); InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(localhost, this.port ); this.serverChannel.socket().bind(isa);//将该套接字绑定到服务器某一可用端口 } //结束时释放资源 public void finalize() throws IOException { this.serverChannel.close(); this.selector.close(); } //将读入字节缓冲的信息解码 public String decode( ByteBuffer byteBuffer ) throws CharacterCodingException { Charset charset = Charset.forName( "ISO-8859-1" ); CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder(); CharBuffer charBuffer = decoder.decode( byteBuffer ); String result = charBuffer.toString(); return result; } //监听端口,当通道准备好时进行相应操作 public void portListening() throws IOException, InterruptedException { //服务器端通道注册OP_ACCEPT事件 SelectionKey acceptKey =this.serverChannel.register( this.selector, SelectionKey.OP_ACCEPT ); //当有已注册的事件发生时,select()返回值将大于0 while (acceptKey.selector().select() > 0 ) { System.out.println("event happened"); //取得所有已经准备好的所有选择键 Set readyKeys = this.selector.selectedKeys(); //使用迭代器对选择键进行轮询 Iterator i = readyKeys.iterator(); while (i.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) i.next(); if ( key.isReadable() ) {//如果是通道读准备好事件 System.out.println("Readable"); //取得选择键对应的通道和套接字 SelectableChannel nextReady = (SelectableChannel) key.channel(); Socket socket = (Socket) key.attachment(); //处理该事件,处理方法已封装在类ClientChInstance中 this.readFromChannel( socket.getChannel(), (ClientChInstance) this.clientChannelMap.get( socket ) ); } else if ( key.isWritable() ) {//如果是通道写准备好事件 System.out.println("writeable"); //取得套接字后处理,方法同上 Socket socket = (Socket) key.attachment(); SocketChannel channel = (SocketChannel) socket.getChannel(); this.writeToChannel( channel,"This is from server!"); } } } } //对通道的写操作 public void writeToChannel( SocketChannel channel, String message ) throws IOException { ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap( message.getBytes() ); int nbytes = channel.write( buf ); } //对通道的读操作 public void readFromChannel( SocketChannel channel, ClientChInstance clientInstance ) throws IOException, InterruptedException { ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate( BUFFERSIZE ); int nbytes = channel.read( byteBuffer ); byteBuffer.flip(); String result = this.decode( byteBuffer ); //当客户端发出”@exit”退出命令时,关闭其通道 if ( result.indexOf( "@exit" ) >= 0 ) { channel.close(); } else { clientInstance.append( result.toString() ); //读入一行完毕,执行相应操作 if ( result.indexOf( "/n" ) >= 0 ){ System.out.println("client input"+result); clientInstance.execute(); } } } //该类封装了怎样对客户端的通道进行操作,具体实现可以通过重载execute()方法 public class ClientChInstance { SocketChannel channel; StringBuffer buffer=new StringBuffer(); public ClientChInstance( SocketChannel channel ) { this.channel = channel; } public void execute() throws IOException { String message = "This is response after reading from channel!"; writeToChannel( this.channel, message ); buffer = new StringBuffer(); } //当一行没有结束时,将当前字窜置于缓冲尾 public void append( String values ) { buffer.append( values ); } } //主程序 public static void main( String[] args ) { NBlockingServer nbServer = new NBlockingServer(8000); try { nbServer.initialize(); } catch ( Exception e ) { e.printStackTrace(); System.exit( -1 ); } try { nbServer.portListening(); } catch ( Exception e ) { e.printStackTrace(); } } }
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