Java NIO原理和使用

Java NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面,我们知道,系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写,包括对端口和文件的操作上,过去,在打开一个I/O通道后,read()将一直等待在端口一边读取字节内容,如果没有内容进来,read()也是傻傻的等,这会影响我们程序继续做其他事情,那么改进做法就是开设线程,让线程去等待,但是这样做也是相当耗费资源的。

Java NIO非堵塞技术实际是采取Reactor模式,或者说是Observer模式为我们监察I/O端口,如果有内容进来,会自动通知我们,这样,我们就不必开启多个线程死等,从外界看,实现了流畅的I/O读写,不堵塞了。

Java NIO出现不只是一个技术性能的提高,你会发现网络上到处在介绍它,因为它具有里程碑意义,从JDK1.4开始,Java开始提高性能相关的功能,从而使得Java在底层或者并行分布式计算等操作上已经可以和C或Perl等语言并驾齐驱。

如果你至今还是在怀疑Java的性能,说明你的思想和观念已经完全落伍了,Java一两年就应该用新的名词来定义。从JDK1.5开始又要提供关于线程、并发等新性能的支持,Java应用在游戏等适时领域方面的机会已经成熟,Java在稳定自己中间件地位后,开始蚕食传统C的领域。

本文主要简单介绍NIO的基本原理,在下一篇文章中,将结合Reactor模式和著名线程大师Doug Lea的一篇文章深入讨论。

NIO主要原理和适用。

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者,只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情,当有事件发生时,他会通知我们,传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后,我们从这个Channel中读取数据,放心,包准能够读到,接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问,不断的轮询(目前就这一个算法),一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生,比如数据来了,他就会站起来报告,交出一把钥匙,让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

了解了这个基本原理,我们结合代码看看使用,在使用上,也在分两个方向,一个是线程处理,一个是用非线程,后者比较简单,看下面代码:

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
/**
*
* @author Administrator
* @version
*/

public class NBTest {

  /** Creates new NBTest */
  public NBTest()
  {
  }

  public void startServer() throws Exception
  {
  int channels = 0;
  int nKeys = 0;
  int currentSelector = 0;

  //使用Selector
  Selector selector = Selector.open();

  //建立Channel 并绑定到9000端口
  ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
  ssc.socket().bind(address);

  //使设定non-blocking的方式。
  ssc.configureBlocking(false);

  //向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
  SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  printKeyInfo(s);

  while(true) //不断的轮询
  {
    debug(“NBTest: Starting select”);

    //Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
    nKeys = selector.select();
    //如果有我们注册的事情发生了,它的传回值就会大于0
    if(nKeys > 0)
    {
      debug(“NBTest: Number of keys after select operation: ” +nKeys);

      //Selector传回一组SelectionKeys
      //我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
      Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
      Iterator i = selectedKeys.iterator();
      while(i.hasNext())
      {
         s = (SelectionKey) i.next();
         printKeyInfo(s);
         debug(“NBTest: Nr Keys in selector: ” +selector.keys().size());

         //一个key被处理完成后,就都被从就绪关键字(ready keys)列表中除去
         i.remove();
         if(s.isAcceptable())
         {
           // 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
           Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
           SocketChannel sc = socket.getChannel();

           sc.configureBlocking(false);
           sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ |SelectionKey.OP_WRITE);
                      System.out.println(++channels);
         }
         else
         {
           debug(“NBTest: Channel not acceptable”);
         }
      }
   }
   else
   {
      debug(“NBTest: Select finished without any keys.”);
   }

  }

}

private static void debug(String s)
{
  System.out.println(s);
}

private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
{
  String s = new String();

  s = “Att: ” + (sk.attachment() == null ? “no” : “yes”);
  s += “, Read: ” + sk.isReadable();
  s += “, Acpt: ” + sk.isAcceptable();
  s += “, Cnct: ” + sk.isConnectable();
  s += “, Wrt: ” + sk.isWritable();
  s += “, Valid: ” + sk.isValid();
  s += “, Ops: ” + sk.interestOps();
  debug(s);
}

/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main (String args[])
{
  NBTest nbTest = new NBTest();
  try
  {
    nbTest.startServer();
  }
    catch(Exception e)
  {
    e.printStackTrace();
  }
}

}

这是一个守候在端口9000的noblock server例子,如果我们编制一个客户端程序,就可以对它进行互动操作,或者使用telnet 主机名 90000 可以链接上。

通过仔细阅读这个例程,相信你已经大致了解NIO的原理和使用方法,下一篇,我们将使用多线程来处理这些数据,再搭建一个自己的Reactor模式。

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