NIOnio的美文分享一下，最近喜欢上了Nio希望能给大家扫扫盲

2023-11-03 13:30
文章标签 分享 nio 大家 最近 一下 希望 扫盲 喜欢 美文 nionio

本文主要是介绍NIOnio的美文分享一下，最近喜欢上了Nio希望能给大家扫扫盲，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

    Java NIO原理图文分析及代码实现
前言:

最近在分析hadoop的RPC(Remote Procedure Call Protocol ，远程过程调用协议，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。可以参考：http://baike.baidu.com/view/32726.htm ）机制时，发现hadoop的RPC机制的实现主要用到了两个技术：动态代理（动态代理可以参考博客：http://weixiaolu.iteye.com/blog/1477774 ）和java NIO。为了能够正确地分析hadoop的RPC源码，我觉得很有必要先研究一下java NIO的原理和具体实现。

这篇博客我主要从两个方向来分析java NIO

目录：
一．java NIO 和阻塞I/O的区别
     1. 阻塞I/O通信模型
     2. java NIO原理及通信模型
二．java NIO服务端和客户端代码实现

具体分析：

一．java NIO 和阻塞I/O的区别

1. 阻塞I/O通信模型

假如现在你对阻塞I/O已有了一定了解，我们知道阻塞I/O在调用InputStream.read()方法时是阻塞的，它会一直等到数据到来时（或超 时）才会返回；同样，在调用ServerSocket.accept()方法时，也会一直阻塞到有客户端连接才会返回，每个客户端连接过来后，服务端都会 启动一个线程去处理该客户端的请求。阻塞I/O的通信模型示意图如下：

 

 

如果你细细分析，一定会发现阻塞I/O存在一些缺点。根据阻塞I/O通信模型，我总结了它的两点缺点：
1. 当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间

2. 阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。

在这种情况下非阻塞式I/O就有了它的应用前景。

2. java NIO原理及通信模型

Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新I/O”，也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：

1. 由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。
2. 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
3. 线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。

阅读过一些资料之后，下面贴出我理解的java NIO的工作原理图：

 

 

（注：每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。）

Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java NIO采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向的流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：

 

事件名对应值
服务端接收客户端连接事件SelectionKey.OP_ACCEPT(16)
客户端连接服务端事件SelectionKey.OP_CONNECT(8)
读事件SelectionKey.OP_READ(1)
写事件SelectionKey.OP_WRITE(4)

 

  
  
  
  
  

服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检 测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法 阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发 现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。下面是我理解的java NIO的通信模型示意图：

 

 

二．java NIO服务端和客户端代码实现

为了更好地理解java NIO,下面贴出服务端和客户端的简单代码实现。

服务端：

 

Java代码   收藏代码
  1. package cn.nio;  
  2.   
  3. import java.io.IOException;  
  4. import java.net.InetSocketAddress;  
  5. import java.nio.ByteBuffer;  
  6. import java.nio.channels.SelectionKey;  
  7. import java.nio.channels.Selector;  
  8. import java.nio.channels.ServerSocketChannel;  
  9. import java.nio.channels.SocketChannel;  
  10. import java.util.Iterator;  
  11.   
  12. /** 
  13.  * NIO服务端 
  14.  * @author 小路 
  15.  */  
  16. public class NIOServer {  
  17.     //通道管理器  
  18.     private Selector selector;  
  19.   
  20.     /** 
  21.      * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作 
  22.      * @param port  绑定的端口号 
  23.      * @throws IOException 
  24.      */  
  25.     public void initServer(int port) throws IOException {  
  26.         // 获得一个ServerSocket通道  
  27.         ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();  
  28.         // 设置通道为非阻塞  
  29.         serverChannel.configureBlocking(false);  
  30.         // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口  
  31.         serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));  
  32.         // 获得一个通道管理器  
  33.         this.selector = Selector.open();  
  34.         //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，  
  35.         //当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。  
  36.         serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  
  37.     }  
  38.   
  39.     /** 
  40.      * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理 
  41.      * @throws IOException 
  42.      */  
  43.     @SuppressWarnings("unchecked")  
  44.     public void listen() throws IOException {  
  45.         System.out.println("服务端启动成功！");  
  46.         // 轮询访问selector  
  47.         while (true) {  
  48.             //当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞  
  49.             selector.select();  
  50.             // 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件  
  51.             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
  52.             while (ite.hasNext()) {  
  53.                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
  54.                 // 删除已选的key,以防重复处理  
  55.                 ite.remove();  
  56.                 // 客户端请求连接事件  
  57.                 if (key.isAcceptable()) {  
  58.                     ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key  
  59.                             .channel();  
  60.                     // 获得和客户端连接的通道  
  61.                     SocketChannel channel = server.accept();  
  62.                     // 设置成非阻塞  
  63.                     channel.configureBlocking(false);  
  64.   
  65.                     //在这里可以给客户端发送信息哦  
  66.                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes()));  
  67.                     //在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。  
  68.                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  
  69.                       
  70.                     // 获得了可读的事件  
  71.                 } else if (key.isReadable()) {  
  72.                         read(key);  
  73.                 }  
  74.   
  75.             }  
  76.   
  77.         }  
  78.     }  
  79.     /** 
  80.      * 处理读取客户端发来的信息 的事件 
  81.      * @param key 
  82.      * @throws IOException  
  83.      */  
  84.     public void read(SelectionKey key) throws IOException{  
  85.         // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道  
  86.         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();  
  87.         // 创建读取的缓冲区  
  88.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);  
  89.         channel.read(buffer);  
  90.         byte[] data = buffer.array();  
  91.         String msg = new String(data).trim();  
  92.         System.out.println("服务端收到信息："+msg);  
  93.         ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());  
  94.         channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端  
  95.     }  
  96.       
  97.     /** 
  98.      * 启动服务端测试 
  99.      * @throws IOException  
  100.      */  
  101.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
  102.         NIOServer server = new NIOServer();  
  103.         server.initServer(8000);  
  104.         server.listen();  
  105.     }  
  106.   
  107. }  

 

 

客户端：

 

 

Java代码   收藏代码
    1. package cn.nio;  
    2.   
    3. import java.io.IOException;  
    4. import java.net.InetSocketAddress;  
    5. import java.nio.ByteBuffer;  
    6. import java.nio.channels.SelectionKey;  
    7. import java.nio.channels.Selector;  
    8. import java.nio.channels.SocketChannel;  
    9. import java.util.Iterator;  
    10.   
    11. /** 
    12.  * NIO客户端 
    13.  * @author 小路 
    14.  */  
    15. public class NIOClient {  
    16.     //通道管理器  
    17.     private Selector selector;  
    18.   
    19.     /** 
    20.      * 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作 
    21.      * @param ip 连接的服务器的ip 
    22.      * @param port  连接的服务器的端口号          
    23.      * @throws IOException 
    24.      */  
    25.     public void initClient(String ip,int port) throws IOException {  
    26.         // 获得一个Socket通道  
    27.         SocketChannel channel = SocketChannel.open();  
    28.         // 设置通道为非阻塞  
    29.         channel.configureBlocking(false);  
    30.         // 获得一个通道管理器  
    31.         this.selector = Selector.open();  
    32.           
    33.         // 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接，需要在listen（）方法中调  
    34.         //用channel.finishConnect();才能完成连接  
    35.         channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port));  
    36.         //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。  
    37.         channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);  
    38.     }  
    39.   
    40.     /** 
    41.      * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理 
    42.      * @throws IOException 
    43.      */  
    44.     @SuppressWarnings("unchecked")  
    45.     public void listen() throws IOException {  
    46.         // 轮询访问selector  
    47.         while (true) {  
    48.             selector.select();  
    49.             // 获得selector中选中的项的迭代器  
    50.             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
    51.             while (ite.hasNext()) {  
    52.                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
    53.                 // 删除已选的key,以防重复处理  
    54.                 ite.remove();  
    55.                 // 连接事件发生  
    56.                 if (key.isConnectable()) {  
    57.                     SocketChannel channel = (SocketChannel) key  
    58.                             .channel();  
    59.                     // 如果正在连接，则完成连接  
    60.                     if(channel.isConnectionPending()){  
    61.                         channel.finishConnect();  
    62.                           
    63.                     }  
    64.                     // 设置成非阻塞  
    65.                     channel.configureBlocking(false);  
    66.   
    67.                     //在这里可以给服务端发送信息哦  
    68.                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务端发送了一条信息").getBytes()));  
    69.                     //在和服务端连接成功之后，为了可以接收到服务端的信息，需要给通道设置读的权限。  
    70.                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  
    71.                       
    72.                     // 获得了可读的事件  
    73.                 } else if (key.isReadable()) {  
    74.                         read(key);  
    75.                 }  
    76.   
    77.             }  
    78.   
    79.         }  
    80.     }  
    81.     /** 
    82.      * 处理读取服务端发来的信息 的事件 
    83.      * @param key 
    84.      * @throws IOException  
    85.      */  
    86.     public void read(SelectionKey key) throws IOException{  
    87.         //和服务端的read方法一样  
    88.     }  
    89.       
    90.       
    91.     /** 
    92.      * 启动客户端测试 
    93.      * @throws IOException  
    94.      */  
    95.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
    96.         NIOClient client = new NIOClient();  
    97.         client.initClient("localhost",8000);  
    98.         client.listen();  
    99.     }  
    100.   
    101. } 

转载于:https://www.cnblogs.com/blog-java/p/4980661.html

这篇关于NIOnio的美文分享一下，最近喜欢上了Nio希望能给大家扫扫盲的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！


http://www.chinasem.cn/article/338486。

相关文章

Python解析器安装指南分享(Mac/Windows/Linux)

Python解析器安装指南分享(Mac/Windows/Linux)

《Python解析器安装指南分享(Mac/Windows/Linux)》：本文主要介绍Python解析器安装指南(Mac/Windows/Linux),具有很好的参考价值,希望对大家有所帮助,如有... 目NMNkN录1js. 安装包下载1.1 python 下载官网2.核心安装方式3. MACOS 系统安
阅读更多...
Java嵌套for循环优化方案分享

Java嵌套for循环优化方案分享

《Java嵌套for循环优化方案分享》介绍了Java中嵌套for循环的优化方法,包括减少循环次数、合并循环、使用更高效的数据结构、并行处理、预处理和缓存、算法优化、尽量减少对象创建以及本地变量优化,通... 目录Java 嵌套 for 循环优化方案1. 减少循环次数2. 合并循环3. 使用更高效的数据结构4
阅读更多...
Python中常用的四种取整方式分享

Python中常用的四种取整方式分享

《Python中常用的四种取整方式分享》在数据处理和数值计算中,取整操作是非常常见的需求,Python提供了多种取整方式,本文为大家整理了四种常用的方法,希望对大家有所帮助... 目录引言向零取整（Truncate）向下取整（Floor）向上取整（Ceil）四舍五入（Round）四种取整方式的对比综合示例应
阅读更多...
linux进程D状态的解决思路分享

linux进程D状态的解决思路分享

《linux进程D状态的解决思路分享》在Linux系统中,进程在内核模式下等待I/O完成时会进入不间断睡眠状态（D状态）,这种状态下,进程无法通过普通方式被杀死,本文通过实验模拟了这种状态,并分析了如... 目录1. 问题描述2. 问题分析3. 实验模拟3.1 使用losetup创建一个卷作为pv的磁盘3.
阅读更多...
MySQL8.2.0安装教程分享

MySQL8.2.0安装教程分享

《MySQL8.2.0安装教程分享》这篇文章详细介绍了如何在Windows系统上安装MySQL数据库软件,包括下载、安装、配置和设置环境变量的步骤... 目录mysql的安装图文1.python访问网址2javascript.点击3.进入Downloads向下滑动4.选择Community Server5.
阅读更多...
CentOS系统Maven安装教程分享

CentOS系统Maven安装教程分享

《CentOS系统Maven安装教程分享》本文介绍了如何在CentOS系统中安装Maven,并提供了一个简单的实际应用案例,安装Maven需要先安装Java和设置环境变量,Maven可以自动管理项目的... 目录准备工作下载并安装Maven常见问题及解决方法实际应用案例总结Maven是一个流行的项目管理工具
阅读更多...
10个Python自动化办公的脚本分享

10个Python自动化办公的脚本分享

《10个Python自动化办公的脚本分享》在日常办公中,我们常常会被繁琐、重复的任务占据大量时间,本文为大家分享了10个实用的Python自动化办公案例及源码,希望对大家有所帮助... 目录1. 批量处理 Excel 文件2. 自动发送邮件3. 批量重命名文件4. 数据清洗5. 生成 PPT6. 自动化测试
阅读更多...
10个Python Excel自动化脚本分享

10个Python Excel自动化脚本分享

《10个PythonExcel自动化脚本分享》在数据处理和分析的过程中,Excel文件是我们日常工作中常见的格式,本文将分享10个实用的Excel自动化脚本,希望可以帮助大家更轻松地掌握这些技能... 目录1. Excel单元格批量填充2. 设置行高与列宽3. 根据条件删除行4. 创建新的Excel工作表5
阅读更多...
Redis多种内存淘汰策略及配置技巧分享

Redis多种内存淘汰策略及配置技巧分享

《Redis多种内存淘汰策略及配置技巧分享》本文介绍了Redis内存满时的淘汰机制,包括内存淘汰机制的概念,Redis提供的8种淘汰策略（如noeviction、volatile-lru等）及其适用场... 目录前言一、什么是 Redis 的内存淘汰机制？二、Redis 内存淘汰策略1. pythonnoe
阅读更多...
Golang操作DuckDB实战案例分享

Golang操作DuckDB实战案例分享

《Golang操作DuckDB实战案例分享》DuckDB是一个嵌入式SQL数据库引擎,它与众所周知的SQLite非常相似,但它是为olap风格的工作负载设计的,DuckDB支持各种数据类型和SQL特性... 目录DuckDB的主要优点环境准备初始化表和数据查询单行或多行错误处理和事务完整代码最后总结Duck
阅读更多...

Copyright China编程 23002807@qq.com

沪ICP备2023033072号-2