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Java NIO原理和使用

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Java NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面,我们知道,系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写,包括对端口和文件的操作上,过去,在打开一个I/O通道后,read()将一直等待在端口一边读取字节内容,如果没有内容进来,read()也是傻傻的等,这会影响我们程序继续做其他事情,那么改进做法就是开设线程,让线程去等待,但是这样做也是相当耗费资源的。

Java NIO非堵塞技术实际是采取Reactor模式,或者说是Observer模式为我们监察I/O端口,如果有内容进来,会自动通知我们,这样,我们就不必开启多个线程死等,从外界看,实现了流畅的I/O读写,不堵塞了。

Java NIO出现不只是一个技术性能的提高,你会发现网络上到处在介绍它,因为它具有里程碑意义,从JDK1.4开始,Java开始提高性能相关的功能,从而使得Java在底层或者并行分布式计算等操作上已经可以和C或Perl等语言并驾齐驱。

如果你至今还是在怀疑Java的性能,说明你的思想和观念已经完全落伍了,Java一两年就应该用新的名词来定义。从JDK1.5开始又要提供关于线程、并发等新性能的支持,Java应用在游戏等适时领域方面的机会已经成熟,Java在稳定自己中间件地位后,开始蚕食传统C的领域。

本文主要简单介绍NIO的基本原理,在下一篇文章中,将结合Reactor模式和著名线程大师Doug Lea的一篇文章深入讨论。

NIO主要原理和适用。

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者,只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情,当有事件发生时,他会通知我们,传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后,我们从这个Channel中读取数据,放心,包准能够读到,接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问,不断的轮询(目前就这一个算法),一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生,比如数据来了,他就会站起来报告,交出一把钥匙,让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

了解了这个基本原理,我们结合代码看看使用,在使用上,也在分两个方向,一个是线程处理,一个是用非线程,后者比较简单,看下面代码:

   import java.io.*;
  2import java.nio.*;
  3import java.nio.channels.*;
  4import java.nio.channels.spi.*;
  5import java.net.*;
  6import java.util.*; 
  7/** *//**
  8*
  9* @author Administrator
 10* @version
 11*/
 12public class NBTest {
 13
 14
 15  /** *//** Creates new NBTest */
 16  public NBTest()
 17  {
 18  }
 19
 20  public void startServer() throws Exception
 21  {
 22  int channels = 0;
 23  int nKeys = 0;
 24  int currentSelector = 0;
 25
 26  //使用Selector
 27  Selector selector = Selector.open();
 28
 29  //建立Channel 并绑定到9000端口
 30  ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
 31  InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000); 
 32  ssc.socket().bind(address);
 33
 34  //使设定non-blocking的方式。
 35  ssc.configureBlocking(false);
 36
 37  //向Selector注册Channel及我们有爱好的事件
 38  SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
 39  printKeyInfo(s);
 40
 41  while(true) //不断的轮询
 42  {
 43    debug("NBTest: Starting select");
 44
 45    //Selector通过select方法通知我们我们感爱好的事件发生了。
 46    nKeys = selector.select();
 47    //假如有我们注册的事情发生了,它的传回值就会大于0
 48    if(nKeys > 0)
 49    {
 50      debug("NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys);
 51
 52      //Selector传回一组SelectionKeys
 53      //我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
 54      Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
 55      Iterator i = selectedKeys.iterator();
 56      while(i.hasNext())
 57      {
 58         s = (SelectionKey) i.next();
 59         printKeyInfo(s);
 60         debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());
 61
 62         //一个key被处理完成后,就都被从就绪要害字(ready keys)列表中除去
 63         i.remove();
 64         if(s.isAcceptable())
 65         {
 66           // 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
 67           Socket socket = ((ServerSocketChannel) s.channel()).accept();
 68           SocketChannel sc = socket.getChannel();
 69
 70           sc.configureBlocking(false);
 71           sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ SelectionKey.OP_WRITE);
 72                      System.out.println(++channels);
 73         }
 74         else
 75         {
 76           debug("NBTest: Channel not acceptable");
 77         }
 78      }
 79   }
 80   else
 81   {
 82      debug("NBTest: Select finished without any keys.");
 83   }
 84
 85  }
 86
 87}
 88
 89
 90private static void debug(String s)
 91{
 92  System.out.println(s);
 93}
 94
 95
 96private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
 97{
 98  String s = new String();
 99
100  s = "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
101  s += ", Read: " + sk.isReadable();
102  s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
103  s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
104  s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
105  s += ", Valid: " + sk.isValid();
106  s += ", Ops: " + sk.interestOps();
107  debug(s);
108}
109
110
111/** *//**
112* @param args the command line arguments
113*/
114public static void main (String args[])
115{
116  NBTest nbTest = new NBTest();
117  try
118  {
119    nbTest.startServer();
120  }
121    catch(Exception e)
122  {
123    e.printStackTrace();
124  }
125}
126
127}

 

这是一个守候在端口9000的noblock server例子,如果我们编制一个客户端程序,就可以对它进行互动操作,或者使用telnet 主机名 90000 可以链接上。

通过仔细阅读这个例程,相信你已经大致了解NIO的原理和使用方法,下一篇,我们将使用多线程来处理这些数据,再搭建一个自己的Reactor模式。

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