java NIO
2016-02-20 11:48
555 查看
在JAVA中使用NIO进行网络编程
在JDK中,有一个非常有意思的库:NIO(New I/O)。这个库中有3个重要的类,分别是java.nio.channels中Selector和Channel,以及java.nio中的Buffer。本篇文章我们首先了解一下为什么需要NIO来进行网络编程,然后看看一步一步来讲解如何在网络编程中使用NIO。
为什么需要NIO
使用Java编写过Socket程序的同学一定都知道Socket和SocketServer。当调用某个调用的时候,调用的地方就会阻塞,等待响应。这种方式对于小规模的程序非常方便,但是对于大型的程序就有点力不从心了,当有大量的连接的时候,我们可以为每一个连接建立一个线程来操作。但是这种做法带来的缺陷也是显而易见的:硬件能够支持大量的并发。
并发的数量始终有一个上限。
各个线程之间的优先级不好控制。
各个Client之间的交互与同步困难。
我们也可以使用一个线程来处理所有的请求,使用不阻塞的IO,轮询查询所有的Client。这种做法同样也有缺陷:无法迅速响应Client端,同时会消耗大量轮询查询的时间。
所以,我们需要一种poll的模式来处理这种情况,从大量的网络连接中找出来真正需要服务的Client。这正是NIO诞生的原因:提供一种Poll的模式,在所有的Client中找到需要服务的Client。
回到我们刚刚说到的3个最最重要的Class:java.nio.channels中Selector和Channel,以及java.nio中的Buffer。
Channel代表一个可以被用于Poll操作的对象(可以是文件流也可以使网络流),Channel能够被注册到一个Selector中。通过调用Selector的select方法可以从所有的Channel中找到需要服务的实例(Accept,read ..)。Buffer对象提供读写数据的缓存。相对于我们熟悉的Stream对象,Buffer提供更好的性能以及更好的编程透明性(人为控制缓存的大小以及具体的操作)。
配合BUFFER使用CHANNEL
与传统模式的编程不用,Channel不使用Stream,而是Buffer。我们来实现一个简单的非阻塞Echo Client:package com.cnblogs.gpcuster; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.SocketException; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SocketChannel; public class TCPEchoClientNonblocking { public static void main(String args[]) throws Exception { if ((args.length < 2) || (args.length > 3))// Testforcorrect#ofargs throw new IllegalArgumentException( "Parameter(s): <Server> <Word> [<Port>]"); String server = args[0];// ServernameorIPaddress // ConvertinputStringtobytesusingthedefaultcharset byte[] argument = args[1].getBytes(); int servPort = (args.length == 3) ? Integer.parseInt(args[2]) : 7; // Createchannelandsettononblocking SocketChannel clntChan = SocketChannel.open(); clntChan.configureBlocking(false); // Initiateconnectiontoserverandrepeatedlypolluntilcomplete if (!clntChan.connect(new InetSocketAddress(server, servPort))) { while (!clntChan.finishConnect()) { System.out.print(".");// Dosomethingelse } } ByteBuffer writeBuf = ByteBuffer.wrap(argument); ByteBuffer readBuf = ByteBuffer.allocate(argument.length); int totalBytesRcvd = 0;// Totalbytesreceivedsofar int bytesRcvd;// Bytesreceivedinlastread while (totalBytesRcvd < argument.length) { if (writeBuf.hasRemaining()) { clntChan.write(writeBuf); } if ((bytesRcvd = clntChan.read(readBuf)) == -1) { throw new SocketException("Connection closed prematurely"); } totalBytesRcvd += bytesRcvd; System.out.print(".");// Dosomethingelse } System.out.println("Received:" + // converttoStringperdefaultcharset new String(readBuf.array(), 0, totalBytesRcvd)); clntChan.close(); } }
这段代码使用ByteBuffer来保存读写的数据。通过clntChan.configureBlocking(false); 设置后,其中的connect,read,write操作都不回阻塞,而是立刻放回结果。
使用SELECTOR
Selector的可以从所有的被注册到自己Channel中找到需要服务的实例。
我们来实现Echo Server。
首先,定义一个接口:
package com.cnblogs.gpcuster; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.io.IOException; public interface TCPProtocol { void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException; void handleRead(SelectionKey key) throws IOException; void handleWrite(SelectionKey key) throws IOException; }
我们的Echo Server将使用这个接口。然后我们实现Echo Server:
import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.util.Iterator; public class TCPServerSelector { private static final int BUFSIZE = 256;// Buffersize(bytes) private static final int TIMEOUT = 3000;// Waittimeout(milliseconds) public static void main(String[] args) throws IOException { if (args.length < 1) {// Testforcorrect#ofargs thr c5cf ow new IllegalArgumentException("Parameter(s):<Port>..."); } // Createaselectortomultiplexlisteningsocketsandconnections Selector selector = Selector.open(); // Createlisteningsocketchannelforeachportandregisterselector for (String arg : args) { ServerSocketChannel listnChannel = ServerSocketChannel.open(); listnChannel.socket().bind( new InetSocketAddress(Integer.parseInt(arg))); listnChannel.configureBlocking(false);// mustbenonblockingtoregister // Registerselectorwithchannel.Thereturnedkeyisignored listnChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); } // Createahandlerthatwillimplementtheprotocol TCPProtocol protocol = new EchoSelectorProtocol(BUFSIZE); while (true) {// Runforever,processingavailableI/Ooperations // Waitforsomechanneltobeready(ortimeout) if (selector.select(TIMEOUT) == 0) {// returns#ofreadychans System.out.print("."); continue; } // GetiteratoronsetofkeyswithI/Otoprocess Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator(); while (keyIter.hasNext()) { SelectionKey key = keyIter.next();// Keyisbitmask // Serversocketchannelhaspendingconnectionrequests? if (key.isAcceptable()) { protocol.handleAccept(key); } // Clientsocketchannelhaspendingdata? if (key.isReadable()) { protocol.handleRead(key); } // Clientsocketchannelisavailableforwritingand // keyisvalid(i.e.,channelnotclosed)? if (key.isValid() && key.isWritable()) { protocol.handleWrite(key); } keyIter.remove();// removefromsetofselectedkeys } } } }
我们通过listnChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); 注册了一个我们感兴趣的事件,然后调用selector.select(TIMEOUT)等待订阅的时间发生,然后再采取相应的处理措施。
最后我们实现EchoSelectorProtocol
package com.cnblogs.gpcuster; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.nio.ByteBuffer; import java.io.IOException; public class EchoSelectorProtocol implements TCPProtocol { private int bufSize;// SizeofI/Obuffer public EchoSelectorProtocol(int bufSize) { this.bufSize = bufSize; } public void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException { SocketChannel clntChan = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept(); clntChan.configureBlocking(false);// Mustbenonblockingtoregister // Registertheselectorwithnewchannelforreadandattachbytebuffer clntChan.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer .allocate(bufSize)); } public void handleRead(SelectionKey key) throws IOException { // Clientsocketchannelhaspendingdata SocketChannel clntChan = (SocketChannel) key.channel(); ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment(); long bytesRead = clntChan.read(buf); if (bytesRead == -1) {// Didtheotherendclose? clntChan.close(); } else if (bytesRead > 0) { // Indicateviakeythatreading/writingarebothofinterestnow. key.interestOps(SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE); } } public void handleWrite(SelectionKey key) throws IOException { /* * Channelisavailableforwriting,andkeyisvalid(i.e.,clientchannel * notclosed). */ // Retrievedatareadearlier ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment(); buf.flip();// Preparebufferforwriting SocketChannel clntChan = (SocketChannel) key.channel(); clntChan.write(buf); if (!buf.hasRemaining()) {// Buffercompletelywritten? // Nothingleft,sonolongerinterestedinwrites key.interestOps(SelectionKey.OP_READ); } buf.compact();// Makeroomformoredatatobereadin } }
在这里,我们又进一步对Selector注册了相关的事件:key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
这样,我们就实现了基于NIO的Echo 系统。
相关文章推荐
- jdk api 获取属性修改通知
- 关于Eclipse创建web项目后 出现jax-ws webservice
- JAVA EE(7)
- Java语法初步实际应用
- Bean生命周期
- java 获取局域网ip的HostName
- Java-线程间通信
- JAVA语法基础(思维导图)
- jdk命令集合详解
- Spring Dao
- 深入理解为什么Java中方法内定义的内部类可以访问方法中的局部变量
- 蓝桥杯 历届试题 核桃的数量 java详解
- Struts2--带参数的结果集
- Servlet跳转
- Struts2--Dynamic Result动态结果集
- Spring POST
- JDK8中JVM堆内存划分
- String s=new String("abc")创建了几个对象
- springmvc请求接收参数的几种方法
- 【Java-Reflection】动态代理