Java NIO 入門

liaorio 發布于2019-08-14 17:35 / 2067人閱讀

摘要：關于多路復用很多人用過和接口，用來操作文件等等操作。熟悉操作系統的人會知道，操作非阻塞無非幾種多路復用這里的復用模型有幾個是操作系統相關的也就是說，并不是所有的操作系統都可以用，典型的就是是的專利，是的專利比如。

關于多路復用

很多人用過InputStream和OutputStream接口，用來操作文件、Socket等等 IO 操作。
如果是簡單的，速度較快的 IO 操作，我們用Stream類的接口，依然可以風生水起。
如果你要使用非阻塞的 IO 的話，他們可能就滿足不了你了。

熟悉操作系統的人會知道，操作非阻塞 IO 無非幾種多路復用：

select

poll

epoll

kqueue

IOCP

這里的復用模型有幾個是操作系統相關的——也就是說，并不是所有的操作系統都可以用，典型的就是IOCP是Windows的"專利"，kqueue是BSD的"專利"（比如macOS）。

那么 java 作為一門跨平臺的語言解決方案，是如何在虛擬機上使用 non-blocking IO 的呢？
具體的實現我們可以不管，它使用了Selector的 API，調用方式非常類似select。

Channel & ByteBuffer vs Stream

在nio中，不再使用Stream API對Socket進行交互，而是使用Channel和ByteBuffer進行交互，
Channel負責管道的工作，ByteBuffer負責緩存的工作。

原先InputStream和OutputStream的工作就由Channel做掉了，如果這個Channel支持Select模型的話，它就是SelectableChannel的子類。
那么，在消息循環的模型中，首先要建立循環，像我們的Looper.loop()一樣，我們先用Selector.open()新建一個Selector

Selector eventSelector = Selector.open();

// 設置這個 channel 是非阻塞的
socketChannel.configureBlocking(false);

// 注冊到 selector 里，并設置好關心的事件
socketSelectionKey = socketChannel.register(eventSelector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);

Selector

接下來調用 eventSelector.select() 阻塞，就能在你關心的事件到來的時候，阻塞就會被喚醒，處理事件。

sample:

while (connected) {
    eventSelector.select();
    Set keys = eventSelector.selectedKeys();
    Iterator iterator = keys.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = iterator.next();
        if (key.isReadable()) {
            // 當 socket 可讀
            internalOnRead((ReadableByteChannel) key.channel());
        }

        if (key.isWritable()) {
            // 當 socket 可寫
            internalOnWrite((WritableByteChannel) key.channel());
        }
        iterator.remove();
    }
}

總結

nio 對于客戶端的優勢幾乎沒有，但是可以讓代碼更好管理; 如果這時候你使用的是ServerSocket，好處就立馬體現了，因為你的業務需求很可能是這樣：

master 線程，開啟 accept.

如果有客戶接入，開啟一個 worker，用來服務 client。

服務完后，保持或者關閉這個連接。

（這個業務模型類似Apache httpd）這樣的業務模型可能導致過多的線程開銷，使得并發量并不高。

那么，老生常談的event-driven的模型在java中，就差不多是這樣的邏輯：

master 線程，開啟 selector，并為 ServerSocket 注冊 accept, read, write 等事件。

客戶接入，為 client socket 注冊 read, write 事件，依舊在該線程里面進行循環。

當 event trigger 的時候，處理相關業務邏輯。

第二個模型只啟動了一個線程，所有的IO操作都在 OS 里面完成了，用戶空間內的資源消耗大大降低，這也是我們把 Server 端的 IO 改成 nio 的優勢。

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