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NIO學習筆記

JerryZou / 412人閱讀

摘要:選擇器核心類,能夠檢測多個注冊的通道上是否有事件發生,因此一個線程可以管理多個通道。標記,記錄當前的位置,可以通過恢復到的位置。而返回值記錄了包括,,集合和集合等。學習參考系列教程入門

一、NIO的核心部分

通道(channel):用于讀操作和寫操作,主要負責數據的“運輸”。相當于傳統IO中的stream,不過stream是單向的。

緩沖區(buffer):一個容器,用于存儲數據。

選擇器(selector):核心類,能夠檢測多個注冊的通道上是否有事件發生,因此一個線程可以管理多個通道。

二、為什么使用NIO

使用NIO主要就是為了提高IO的速度

傳統IO是基于字節流字符進行操作的,而NIO是基于通道(channel)緩沖區(buffer)進行操作的,這樣一來數據的偏移操作非常方便。

傳統IO是阻塞的,如果發出IO請求后數據沒有就緒,會處于阻塞狀態,而NIO通過通道操作數據,因此一個通道無數據可讀,可以切換到另一個通道。

NIO有選擇器,因此單線程可以操作多個通道。

三、簡單的NIO讀和寫例子

從文件中讀取
與傳統IO不同的是,使用NIO從文件中讀取主要分為三步:
(1)從FileInputStream中獲取channel;

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

(2)創建buffer;

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );

(3)將數據從channel讀到buffer中。

fc.read( buffer );

寫入文件
類似的,利用NIO寫入文件也分為三步:
(1)從FileInputStream中獲取channel;

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

(2)創建一個緩沖區并在其中放入一些數據;

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

(3)將數據從buffer寫到通道中。

   fc.write( buffer );
   

四、buffer內部細節

flip()函數源碼

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

這里可以注意到limit,position和mark三個變量
(1) capacity:表明可以儲存在緩沖區中的最大數據容量。
(2) position:下一個可插入的位置(寫buffer時)或者下一個可讀的位置(讀buffer時)。
(3) limit:最多能寫多少數據(寫buffer時,相當于capacity),可以讀多少數據(在從通道讀入緩沖區時)。
(4) mark:標記,記錄當前position的位置,可以通過reset()恢復到mark的位置。

五、選擇器

selector的創建

Selector selector = Selector.open();

因為選擇器是用于管理通道的,因此需要將通道注冊到相應的選擇器上
channel.configureBlocking(false); //使用selector必須保證channel是非阻塞的模式
SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ);

注意register的第二個參數表示對選擇器對什么事件感興趣。
返回值記錄了包括channel,buffer,interest集合和ready集合等。

通過selector選擇通道
可以使用select()函數進行選擇,select()方法返回的int值表示有多少通道已經就緒。

selectedKeys()函數
一旦調用了select()方法,并且返回值表明有一個或更多個通道就緒了,然后可以通過調用selector的selectedKeys()方法,訪問“已選擇鍵集(selected key set)”中的就緒通道。這里的selectorKey的就是之前注冊到該selector的通道。

示例程序

Selector selector = Selector.open();   //開啟選擇器
channel.configureBlocking(false);      //非阻塞模式
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//注冊
while(true) {
  int readyChannels = selector.select();   //選擇通道
  if(readyChannels == 0) continue;
  Set selectedKeys = selector.selectedKeys();   //獲取通道
  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();   //需要自己移除處理完的通道
  }
}

六、NIO和IO的使用場景

NIO具備一定的優點,但并不是說傳統IO就一無是處

(1)在處理數據上,如果遇到逐行處理的情況,如:

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

傳統的IO可以這樣寫:

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);

你就不知道緩沖區內是否剛好是一行數據,這樣處理起來會比較麻煩。

(2)如果需要管理同時打開的成千上萬個連接,這些連接每次只是發送少量的數據,例如聊天服務器,實現NIO的服務器可能是一個優勢。
如果你需要維持許多打開的連接到其他計算機上,如P2P網絡中,使用一個多帶帶的線程來管理你所有出站連接,可能是一個優勢。
但如果你有少量的連接使用非常高的帶寬,一次發送大量的數據,也許典型的IO服務器實現可能非常契合。

學習參考:http://ifeve.com/java-nio-all/ Java NIO 系列教程
https://www.ibm.com/developer... NIO入門

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