概述
java中io输入输出流是阻塞的,如BufferedReader的readLine(),InputStrean的read()方法。当程序没有读到有效数据,程序将在此处阻塞。比较典型的是,在用socket传递数据,如果发送数据的一方,没有关闭流,接收数据的一方,接收数据后将一直阻塞。面向流的输入输出,最底层一次只能处理一个字节,因此效率不高。
jdk1.4提供了新的IO即NIO。
NIO中有三个重要的特性。
Channel,通道。模拟传统的输入输出流,既可以做输入又可以做输出。
Buffer,缓冲。本质是一个数组,发送到Channel的所有对象都必须先放到Buffer中。读取数据也先读到Buffer。
Selector。selector允许单线程处理多个Channel,可监控多个服务
Buffer简介
buffer中有三个重要概念:容量(capactiy)、界限(limit)和位置(position,带读取数据的下标)。
这些值满足如下关系:0<=mark<=position<=limit<=capacity
Buffer中包含两个重要的方法flip和clear,flip为从Buffer中取出数据做准备,clear则向Buffer中装入数据做准备。
当Buffer中装入数据结束后,调用flip方法,该方法将limit设置为position所在的位置,将position设为0,这样Buffer中读数据总是从0开始,做好输出准备。当Buffer输出数据结束,Buffer调用clear方法,clear方法不是清空Buffer的数据,它仅仅将poition置为0,将limit置为capacity,这样为再次向Buffer装入数据做准备,此时原先的数据没有清除,新写的数据会替换原先的数据。
Channel简介
所有的Channel都不应该通过构造器来直接创建,而是通过InputStream、OutputStream的getChannel方法来返回对应的Channel。
Channel中最常用的三类方法是map、read和write,其中map方法用于将Channel对应的部分或全部数据映射为ByteBuffer;而read或write方法用于向Buffer读取写入数据。
static void channelTest() throws Exception{ FileInputStream is = new FileInputStream(new File("G:/百无聊赖.txt")); FileOutputStream out = new FileOutputStream(new File("G:/ttt.txt")); FileChannel readChannel = is.getChannel(); FileChannel writechannel = out.getChannel(); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); while(readChannel.read(buffer)!=-1){ buffer.flip();//准备取出数据 writechannel.write(buffer); buffer.clear();//准备装入数据 } writechannel.close(); readChannel.close(); out.close(); is.close(); }
因为jdk对之前的IO采用nio的机制重新实现了,所以直接使用nio对数据进行读写并不常用。使用channel的map方法,进行内存映射,可以快速的读写数据,但是这种方式不安全,仅使用与读数据。NIO最常用的功能应该是它的Selector。
Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器,然后使用一个单独的线程来“选择”通道:这些通道里已经有可以处理的输入,或者选择已准备写入的通道。这种选择机制,使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。
如下两篇博文对NIO包括selector的介绍都不错
下面构建一个小例子对比下NIO和IO服务器
服务端代码:
package com.base.nio;import java.io.BufferedReader;import java.io.BufferedWriter;import java.io.IOException;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStreamWriter;import java.net.InetSocketAddress;import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.ServerSocketChannel;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.nio.charset.Charset;public class Server { public static void main(String[] args) throws Exception{// nioServer(); socketServer(); } public static void nioServer() throws Exception{ int port=9999; Selector selector=Selector.open(); ServerSocketChannel ssc=ServerSocketChannel.open(); ServerSocket serverSocket=ssc.socket(); serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port)); System.out.println("Server listen on port: "+port); ssc.configureBlocking(false); ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); while(true){ int nKeys=selector.select(); if(nKeys>0){ for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) { if(key.isAcceptable()){ ServerSocketChannel server=(ServerSocketChannel) key.channel(); SocketChannel sc=server.accept(); if(sc==null){ continue; } sc.configureBlocking(false); sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } else if(key.isReadable()){ ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024); SocketChannel sc=(SocketChannel) key.channel(); int readBytes=0; readBytes = sc.read(buffer);//如果客户端传来的数据长度超过1024,会丢失报文。 buffer.flip(); if(readBytes>0){ String message =Charset.forName("UTF-8").decode(buffer).toString(); System.out.println("Message from client: "+ message); if("quit".equalsIgnoreCase(message.trim())){ sc.close(); selector.close(); System.out.println("Server has been shutdown!"); System.exit(0); } String outMessage="Server response:"+message; sc.write(Charset.forName("UTF-8").encode(outMessage)); } } } selector.selectedKeys().clear(); } } } public static void socketServer() throws IOException, InterruptedException, Exception { ServerSocket ss = new ServerSocket(9999); while(true){ Socket socket = ss.accept(); BufferedReader br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); String getMsg = br.readLine(); if("quit".equalsIgnoreCase(getMsg.trim())){ ss.close(); System.out.println("Server has been shutdown!"); System.exit(0); } System.out.println(getMsg); BufferedWriter bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(socket.getOutputStream())); bw.write("Hello Client"); bw.newLine(); bw.flush(); Thread.sleep(10000); Client.close(socket, null, bw, br); } }}
客户端代码:
package com.base.nio;import java.io.BufferedReader;import java.io.BufferedWriter;import java.io.InputStreamReader;import java.io.OutputStream;import java.io.OutputStreamWriter;import java.net.Socket;public class Client implements Runnable{ public static void main(String[] args) throws Exception{ for(int i=0;i<10;i++){ Client c = new Client(); Thread thread = new Thread(c); thread.start(); } } @Override public void run() { Socket socket = null; OutputStream out = null; BufferedWriter bw = null; BufferedReader br = null; try { socket = new Socket("127.0.0.1", 9999); out = socket.getOutputStream(); bw = new BufferedWriter(new OutputStreamWriter(out)); bw.write("Hello Server"); bw.newLine(); bw.flush(); Thread.sleep(10000); br = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream())); String retMsg = br.readLine(); System.out.println(retMsg+Thread.currentThread().getName()); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally{ try { Client.close(socket, out, bw,br); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } public static void close(Socket socket, OutputStream out, BufferedWriter bw,BufferedReader br) throws Exception{ if(br!=null) br.close(); if(bw!=null) bw.close(); if(out!=null) out.close(); if(socket!=null) socket.close(); }}
通过运行分析,发现nio是非阻塞的,不用等每一个客户端的连接请求完成,就可以进行下一个连接。而传统的socket会等待客户端的每个请求完成,才去连接下个客户端请求。
nio是通过while(true)进行轮询,来不断监听客户端的请求状态。而socket是通过阻塞的方式来等待客户端的请求状态。
感觉NIO最大的优势就在于它的非阻塞,减少了等待客户的响应。如果使用socket要想达到同样的效果,必须使用线程池,使用线程池就相对耗资源些。
至于监听多个chanel,也就是同时监听多个端口。比如以上例子,9999用于监听客户端会话。如果服务端还要一个8888端口,来控制其他服务,比如关闭服务等等。传统的socket也必须用多线程来实现。
但是感觉NIO采用这种轮的方式,不是很优雅。可能我了解的不多吧。