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Java NIO原理和使用

Java Web water 3009℃ 0评论

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.*;
                       import java.nio.*;
                       import java.nio.channels.*;
                       import java.nio.channels.spi.*;
                       import java.net.*;
                       import java.util.*;

/**
                         *
                         * @author Administrator
                         * @version
                         */

                       

public class NBTest {

                           /** Creates new NBTest */
                           public NBTest()
                           {
                         }

  public void startServer() throws Exception
                           {
                           int channels = 0;
                           int nKeys = 0;
                           int currentSelector = 0;
                         
                           //使用Selector
                           Selector selector = Selector.open();
                         
                           //建立Channel 并绑定到9000端口
                           ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
                           InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
                         
                           ssc.socket().bind(address);
                         
                           //使设定non-blocking的方式。
                         ssc.configureBlocking(false);

  //向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
                           SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                         printKeyInfo(s);

  while(true) //不断的轮询
                           {
                             debug("NBTest: Starting select");
                         
                             //Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
                             nKeys = selector.select();
                             //如果有我们注册的事情发生了,它的传回值就会大于0
                             if(nKeys > 0)
                             {
                               debug("NBTest: Number of keys after select
                         operation: " +nKeys);
                         
                               //Selector传回一组SelectionKeys
                               //我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
                               Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
                               Iterator i = selectedKeys.iterator();
                               while(i.hasNext())
                               {
                                  s = (SelectionKey) i.next();
                                  printKeyInfo(s);
                                  debug("NBTest: Nr Keys in selector: "
                         +selector.keys().size());
                         
                                  //一个key被处理完成后,就都被从就绪关键字(ready keys)列表中除去
                                  i.remove();
                                  if(s.isAcceptable())
                                  {
                                    // 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
                                    Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
                                    SocketChannel sc = socket.getChannel();
                         
                                    sc.configureBlocking(false);
                                    sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ
                         |SelectionKey.OP_WRITE);
                                               System.out.println(++channels);
                                  }
                                  else
                                  {
                                    debug("NBTest: Channel not acceptable");
                                  }
                               }
                            }
                            else
                            {
                               debug("NBTest: Select finished without any
                         keys.");
                          }

  }
                         
                       }

                         private static void debug(String s)
                         {
                           System.out.println(s);
                       }

                         private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
                         {
                         String s = new String();

  s = "Att: " + (sk.attachment() == null
                         ? "no" : "yes");
                           s += ", Read: " + sk.isReadable();
                           s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
                           s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
                           s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
                           s += ", Valid: " + sk.isValid();
                           s += ", Ops: " + sk.interestOps();
                           debug(s);
                       }

                         /**
                         * @param args the command line arguments
                         */
                         public static void main (String args[])
                         {
                           NBTest nbTest = new NBTest();
                           try
                           {
                             nbTest.startServer();
                           }
                             catch(Exception e)
    &