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NIO学习笔记

JerryZou / 331人阅读

摘要:选择器核心类,能够检测多个注册的通道上是否有事件发生,因此一个线程可以管理多个通道。标记,记录当前的位置,可以通过恢复到的位置。而返回值记录了包括,,集合和集合等。学习参考系列教程入门

一、NIO的核心部分

通道(channel):用于读操作和写操作,主要负责数据的“运输”。相当于传统IO中的stream,不过stream是单向的。

缓冲区(buffer):一个容器,用于存储数据。

选择器(selector):核心类,能够检测多个注册的通道上是否有事件发生,因此一个线程可以管理多个通道。

二、为什么使用NIO

使用NIO主要就是为了提高IO的速度

传统IO是基于字节流字符进行操作的,而NIO是基于通道(channel)缓冲区(buffer)进行操作的,这样一来数据的偏移操作非常方便。

传统IO是阻塞的,如果发出IO请求后数据没有就绪,会处于阻塞状态,而NIO通过通道操作数据,因此一个通道无数据可读,可以切换到另一个通道。

NIO有选择器,因此单线程可以操作多个通道。

三、简单的NIO读和写例子

从文件中读取
与传统IO不同的是,使用NIO从文件中读取主要分为三步:
(1)从FileInputStream中获取channel;

FileInputStream fin = new FileInputStream( "readandshow.txt" );
FileChannel fc = fin.getChannel();

(2)创建buffer;

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

(3)将数据从channel读到buffer中。

fc.read( buffer );

写入文件
类似的,利用NIO写入文件也分为三步:
(1)从FileInputStream中获取channel;

   FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "writesomebytes.txt" );
   FileChannel fc = fout.getChannel();
   

(2)创建一个缓冲区并在其中放入一些数据;

   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );
   for (int i=0; i

(3)将数据从buffer写到通道中。

   fc.write( buffer );
   

四、buffer内部细节

flip()函数源码

public final Buffer flip() {
    limit = position;
    position = 0;
    mark = -1;
    return this;
}
 

这里可以注意到limit,position和mark三个变量
(1) capacity:表明可以储存在缓冲区中的最大数据容量。
(2) position:下一个可插入的位置(写buffer时)或者下一个可读的位置(读buffer时)。
(3) limit:最多能写多少数据(写buffer时,相当于capacity),可以读多少数据(在从通道读入缓冲区时)。
(4) mark:标记,记录当前position的位置,可以通过reset()恢复到mark的位置。

五、选择器

selector的创建

Selector selector = Selector.open();

因为选择器是用于管理通道的,因此需要将通道注册到相应的选择器上
channel.configureBlocking(false); //使用selector必须保证channel是非阻塞的模式
SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);

注意register的第二个参数表示对选择器对什么事件感兴趣。
返回值记录了包括channel,buffer,interest集合和ready集合等。

通过selector选择通道
可以使用select()函数进行选择,select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。

selectedKeys()函数
一旦调用了select()方法,并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了,然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法,访问“已选择键集(selected key set)”中的就绪通道。这里的selectorKey的就是之前注册到该selector的通道。

示例程序

Selector selector = Selector.open();   //开启选择器
channel.configureBlocking(false);      //非阻塞模式
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//注册
while(true) {
  int readyChannels = selector.select();   //选择通道
  if(readyChannels == 0) continue;
  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();   //获取通道
  Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
  while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove();   //需要自己移除处理完的通道
  }
}

六、NIO和IO的使用场景

NIO具备一定的优点,但并不是说传统IO就一无是处

(1)在处理数据上,如果遇到逐行处理的情况,如:

    Name: Anna
    Age: 25
    Email: anna@mailserver.com
    Phone: 1234567890

传统的IO可以这样写:

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
String nameLine   = reader.readLine();
String ageLine    = reader.readLine();
String emailLine  = reader.readLine();
String phoneLine  = reader.readLine();

但如果使用NIO:

    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
    int bytesRead = inChannel.read(buffer);

你就不知道缓冲区内是否刚好是一行数据,这样处理起来会比较麻烦。

(2)如果需要管理同时打开的成千上万个连接,这些连接每次只是发送少量的数据,例如聊天服务器,实现NIO的服务器可能是一个优势。
如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上,如P2P网络中,使用一个多带带的线程来管理你所有出站连接,可能是一个优势。
但如果你有少量的连接使用非常高的带宽,一次发送大量的数据,也许典型的IO服务器实现可能非常契合。

学习参考:http://ifeve.com/java-nio-all/ Java NIO 系列教程
https://www.ibm.com/developer... NIO入门

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