程序员社区

java NIO原理及实例

 

1、reactor(反应器)模式

  使用单线程模拟多线程,提高资源利用率和程序的效率,增加系统吞吐量。下面例子比较形象的说明了什么是反应器模式:

  一个老板经营一个饭店,

  传统模式 - 来一个客人安排一个服务员招呼,客人很满意;(相当于一个连接一个线程)

  后来客人越来越多,需要的服务员越来越多,资源条件不足以再请更多的服务员了,传统模式已经不能满足需求。老板之所以为老板自然有过人之处,老板发现,服务员在为客人服务时,当客人点菜的时候,服务员基本处于等待状态,(阻塞线程,不做事)。

  于是乎就让服务员在客人点菜的时候,去为其他客人服务,当客人菜点好后再招呼服务员即可。 --反应器(reactor)模式诞生了

  饭店的生意红红火火,几个服务员就足以支撑大量的客流量,老板用有限的资源赚了更多的money~~~~^_^

 

2、NIO中的重要概念 通道、缓冲区、选择器

  通道:类似于流,但是可以异步读写数据(流只能同步读写),通道是双向的,(流是单向的),通道的数据总是要先读到一个buffer 或者 从一个buffer写入,即通道与buffer进行数据交互。

  通道类型:  

    • FileChannel:从文件中读写数据。  
    • DatagramChannel:能通过UDP读写网络中的数据。  
    • SocketChannel:能通过TCP读写网络中的数据。  
    • ServerSocketChannel:可以监听新进来的TCP连接,像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。  

  FileChannel比较特殊,它可以与通道进行数据交互, 不能切换到非阻塞模式,套接字通道可以切换到非阻塞模式;

  缓冲区 - 本质上是一块可以存储数据的内存,被封装成了buffer对象而已!

  缓冲区类型:

    • ByteBuffer  
    • MappedByteBuffer  
    • CharBuffer  
    • DoubleBuffer  
    • FloatBuffer  
    • IntBuffer  
    • LongBuffer  
    • ShortBuffer  

  常用方法:

    •   allocate() - 分配一块缓冲区  
    •   put() -  向缓冲区写数据
    •   get() - 向缓冲区读数据  
    •   filp() - 将缓冲区从写模式切换到读模式  
    •     clear() - 从读模式切换到写模式,不会清空数据,但后续写数据会覆盖原来的数据,即使有部分数据没有读,也会被遗忘;  
    •       compact() - 从读数据切换到写模式,数据不会被清空,会将所有未读的数据copy到缓冲区头部,后续写数据不会覆盖,而是在这些数据之后写数据
    •   mark() - 对position做出标记,配合reset使用
    •       reset() - 将position置为标记值    

缓冲区的一些属性:

    •     capacity - 缓冲区大小,无论是读模式还是写模式,此属性值不会变;
    •     position - 写数据时,position表示当前写的位置,每写一个数据,会向下移动一个数据单元,初始为0;最大为capacity - 1

        切换到读模式时,position会被置为0,表示当前读的位置

    •     limit - 写模式下,limit 相当于capacity 表示最多可以写多少数据,切换到读模式时,limit 等于原先的position,表示最多可以读多少数据。

  选择器:相当于一个观察者,用来监听通道感兴趣的事件,一个选择器可以绑定多个通道;

   通道向选择器注册时,需要指定感兴趣的事件,选择器支持以下事件:

    • SelectionKey.OP_CONNECT
    • SelectionKey.OP_ACCEPT
    • SelectionKey.OP_READ
    • SelectionKey.OP_WRITE  

   如果你对不止一种事件感兴趣,那么可以用“位或”操作符将常量连接起来,如下:

     int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE; 

   通道向选择器注册时,会返回一个 SelectionKey对象,具有如下属性

    • interest集合
    • ready集合  
    • Channel  
    • Selector
    • 附加的对象(可选)  

  用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量,可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。

int interestSet = selectionKey.interestOps();  
 
boolean isInterestedInAccept  = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT; boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ; boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

  ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后,你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合: 
  int readySet = selectionKey.readyOps(); 

   也可以使用以下四个方法获取已就绪事件,返回值为boolean:

selectionKey.isAcceptable();  
selectionKey.isConnectable();  
selectionKey.isReadable();  
selectionKey.isWritable();  

   可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上,即记录在附加对象上,方法如下:

selectionKey.attach(theObject);  
Object attachedObj = selectionKey.attachment();  

   可以通过选择器的select方法获取是否有就绪的通道;

    • int select()  
    • int select(long timeout)  
    • int selectNow()

  返回值表示上次执行select之后,就绪通道的个数。 

  可以通过selectedKeySet获取已就绪的通道。返回值是SelectionKey 的集合,处理完相应的通道之后,需要removed 因为Selector不会自己removed

 

  select阻塞后,可以用wakeup唤醒;执行wakeup时,如果没有阻塞的select  那么执行完wakeup后下一个执行select就会立即返回。

  调用close() 方法关闭selector

 下面是一个简单的实例代码,帮助理解上面的内容:

java NIO原理及实例插图 NIO服务器端
java NIO原理及实例插图1 BIO服务器端
java NIO原理及实例插图2 BIO客户端及测试类

其中 testNioServer()方法,是启动NIO服务器端;

testBioServer()方法是启动BIO服务器端

testConnect()是BIO的一个连接

基于NIO实现的时钟服务器:http://www.cnblogs.com/tengpan-cn/p/6529628.html

 

 

一篇写的比较详细的JAVA NIO的文章:http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO

 

赞(0) 打赏
未经允许不得转载:IDEA激活码 » java NIO原理及实例

相关推荐

  • 暂无文章

一个分享Java & Python知识的社区