NIO

Wesley13
• 阅读 674

一、什么是阻塞和非阻塞?

  • 传统的 IO 流都是阻塞式的。也就是说,当一个线程调用 read() 或 write() 时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取或写入,该线程在此期间不 能执行其他任务。因此,在完成网络通信进行 IO 操作时,由于线程会 阻塞,所以服务器端必须为每个客户端都提供一个独立的线程进行处理, 当服务器端需要处理大量客户端时,性能急剧下降。

  • Java NIO 是非阻塞模式的。当线程从某通道进行读写数据时,若没有数 据可用时,该线程可以进行其他任务。线程通常将非阻塞 IO 的空闲时 间用于在其他通道上执行 IO 操作,所以单独的线程可以管理多个输入 和输出通道。因此,NIO 可以让服务器端使用一个或有限几个线程来同 时处理连接到服务器端的所有客户端。

二、NIO中阻塞和非阻塞用法

1. NIO中的阻塞式IO用法

package com.gf.nio;import org.junit.Test;import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.FileChannel;import java.nio.channels.ServerSocketChannel;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.nio.file.Paths;import java.nio.file.StandardOpenOption;/**
 * 一、使用 NIO 完成网络通信的三个核心:
 *
 * 1. 通道(Channel):负责连接
 *
 *     java.nio.channels.Channel 接口:
 *          |--SelectableChannel
 *              |--SocketChannel
 *              |--ServerSocketChannel
 *              |--DatagramChannel
 *
 *              |--Pipe.SinkChannel
 *              |--Pipe.SourceChannel
 *
 * 2. 缓冲区(Buffer):负责数据的存取
 *
 * 3. 选择器(Selector):是 SelectableChannel 的多路复用器。用于监控 SelectableChannel 的 IO 状况
 *
 */public class TestBlockingNIO {

    /**
     * 客户端
     */
    @Test
    public void client() throws IOException {
        //1. 建立网络通道,连接指定服务器端口
        SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress( "127.0.0.1" , 9898 ));
        //2. 创建客户端本地文件通道
        FileChannel fileChannel=FileChannel.open( Paths.get("/Users/huanchu/Documents/1.png"), StandardOpenOption.READ);
        //3. 创建缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        //4. 读取本地文件,发送到服务器
        while(fileChannel.read(buf) != -1)
        {
            buf.flip();
            sChannel.write(buf);
            buf.clear();
        }
        //5.告诉服务端我发送完毕
        sChannel.shutdownOutput();

        //接受端反馈
        int len=0;
        while((len=sChannel.read(buf))!=-1)
        {
            buf.flip();
            System.out.println(new String(buf.array(),0,len));
            buf.clear();
        }

        fileChannel.close();
        sChannel.close();
    }

    /**
     * 服务端
     */
    @Test
    public void server() throws IOException {
        ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();
        FileChannel outChannel = FileChannel.open( Paths.get( "/Users/huanchu/Documents/2.png" ) , StandardOpenOption.WRITE , StandardOpenOption.CREATE );
        ssChannel.bind( new InetSocketAddress( 9898 ) );
        SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate( 1024 );

        while (sChannel.read( buf ) != -1) {
            buf.flip();
            outChannel.write( buf );
            buf.clear();
        }

        //发送反馈给客户端
        buf.put( "服务端接收数据成功".getBytes() );
        buf.flip();
        sChannel.write( buf );

        sChannel.close();
        outChannel.close();

    }}

2. NIO中的非阻塞式IO的使用

SocketChannel

package com.gf.nio;import org.junit.Test;import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;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.time.Instant;import java.util.Iterator;public class TestNonBlockingNIO {

    /**
     * 客户端
     */
    @Test
    public void client() throws IOException {
        //1. 获取通道
        SocketChannel sChannel = SocketChannel.open( new InetSocketAddress( "127.0.0.1" ,9898 ) );

        //2. 切换成非阻塞模式
        sChannel.configureBlocking( false );

        //3. 分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate( 1024 );

        //4. 发送数据给服务端
        buf.put( Instant.now().toString().getBytes() );
        buf.flip();
        sChannel.write( buf );
        buf.clear();

        //5. 关闭通道
        sChannel.close();

    }

    /**
     * 服务端
     */
    @Test
    public void server() throws IOException {
        //1. 获取通道
        ServerSocketChannel sChannel = ServerSocketChannel.open();

        //2. 切换成非阻塞模式
        sChannel.configureBlocking( false );

        //3. 绑定连接
        sChannel.bind( new InetSocketAddress( 9898 ) );

        //4. 获取选择器
        Selector selector = Selector.open();

        //5. 将通道注册到选择器上,并且指定 "监听接收事件"
        sChannel.register( selector , SelectionKey.OP_ACCEPT );

        //6. 轮询式的获取选择器上已经 "准备就绪" 的事件
        while (selector.select() > 0) {
            //7. 获取当前选择器中所有注册的选择键(已就绪的监听事件)
            Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();

            while (it.hasNext()) {
                //8. 获取准备就绪的事件
                SelectionKey sk = it.next();
                //9. 判断具体是什么事件准备就绪
                if (sk.isAcceptable()) {
                    //10. 若 "接受就绪",获取客户端连接
                    SocketChannel ssChannel = sChannel.accept();

                    //11. 切换为非阻塞模式
                    ssChannel.configureBlocking( false );

                    //12. 将该通道注册到选择器上
                    ssChannel.register( selector , SelectionKey.OP_READ);
                } else if (sk.isReadable()) {
                    //13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道
                    SocketChannel ssChannel = (SocketChannel) sk.channel();

                    //14. 读取数据
                    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

                    int len = 0;
                    while((len = ssChannel.read(buf)) > 0 ){
                        buf.flip();
                        System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));
                        buf.clear();
                    }

                }

                //15. 取消选择键 SelectionKey
                it.remove();
            }

        }

    }}

DatagramChannel

package com.gf.nio;import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.DatagramChannel;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.util.Date;import java.util.Iterator;import java.util.Scanner;import org.junit.Test;public class TestNonBlockingNIO2 {
    
    @Test
    public void send() throws IOException{
        DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();
        
        dc.configureBlocking(false);
        
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        
        Scanner scan = new Scanner(System.in);
        
        while(scan.hasNext()){
            String str = scan.next();
            buf.put((new Date().toString() + ":\n" + str).getBytes());
            buf.flip();
            dc.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));
            buf.clear();
        }
        
        dc.close();
    }
    
    @Test
    public void receive() throws IOException{
        DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();
        
        dc.configureBlocking(false);
        
        dc.bind(new InetSocketAddress(9898));
        
        Selector selector = Selector.open();
        
        dc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        
        while(selector.select() > 0){
            Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
            
            while(it.hasNext()){
                SelectionKey sk = it.next();
                
                if(sk.isReadable()){
                    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
                    
                    dc.receive(buf);
                    buf.flip();
                    System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.limit()));
                    buf.clear();
                }
            }
            
            it.remove();
        }
    }}

本文分享自微信公众号 - 程序员果果(huanchuguofupk_gz)。
如有侵权,请联系 support@oschina.cn 删除。
本文参与“OSC源创计划”,欢迎正在阅读的你也加入,一起分享。

点赞
收藏
评论区
推荐文章
blmius blmius
3年前
MySQL:[Err] 1292 - Incorrect datetime value: ‘0000-00-00 00:00:00‘ for column ‘CREATE_TIME‘ at row 1
文章目录问题用navicat导入数据时,报错:原因这是因为当前的MySQL不支持datetime为0的情况。解决修改sql\mode:sql\mode:SQLMode定义了MySQL应支持的SQL语法、数据校验等,这样可以更容易地在不同的环境中使用MySQL。全局s
皕杰报表之UUID
​在我们用皕杰报表工具设计填报报表时,如何在新增行里自动增加id呢?能新增整数排序id吗?目前可以在新增行里自动增加id,但只能用uuid函数增加UUID编码,不能新增整数排序id。uuid函数说明:获取一个UUID,可以在填报表中用来创建数据ID语法:uuid()或uuid(sep)参数说明:sep布尔值,生成的uuid中是否包含分隔符'',缺省为
待兔 待兔
3个月前
手写Java HashMap源码
HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程HashMap的使用教程22
Wesley13 Wesley13
3年前
JAVA中的BIO、NIO和AIO
Java中的IO方式主要分为3种:BIO(同步阻塞)、NIO(同步非阻塞)和AIO(异步非阻塞)。BIO同步阻塞模式。在JDK1.4以前,使用Java建立网络连接时,只能采用BIO方式,在服务器端启动一个ServerSocket,然后使用accept等待客户端请求,对于每一个请求,使用一个线程来进行处理用户请求。线程的大部分时间都在等待请求的
Wesley13 Wesley13
3年前
Java NIO
简介引入NIO的原因1.因为BIO都是阻塞的IO,为了使Java能支持非阻塞I/O,JDK引入了NIO,可以将NIO理解成是NonblockI/O.(也有书说是newIO)2.BIO编程中,每当有一个新的客户端请求过来时,服务器端必须创建一个新的线程处理新接入的客户端链路,一个线程只能处理一个客户端连接,在并发量
Stella981 Stella981
3年前
CountDownLatch和CylicBarrier以及Semaphare你使用过吗
CountDownLatch是什么CountDownLatch的字面意思:倒计时门栓它的功能是:让一些线程阻塞直到另一些线程完成一系列操作后才唤醒。它通过调用await方法让线程进入阻塞状态等待倒计时0时唤醒。它通过线程调用countDown方法让倒计时中的计数器减去1,当计数器为0时,会唤醒哪些因为调用了await而阻塞的线程。
Wesley13 Wesley13
3年前
BIO和NIO
BIO:同步阻塞式IO,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。 NIO(事件驱动):同步非阻塞式IO,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动
Wesley13 Wesley13
3年前
NIO 非阻塞IO
NIO与IO的区别NIO特点:非阻塞,面向缓冲区IO特点:阻塞式,面向流阻塞与非阻塞javaio是阻塞式的,当一个线程调用read或者write方法后开始阻塞,直到读取到数据或者写入数据完成,该线程一直处于阻塞状态不能做其他事情。javanio通过选择器实现非阻塞式IO,通过一个专门的选
Stella981 Stella981
3年前
Netty 线程模型与Reactor 模式
前言     Netty 的线程模型是基于NIO的Selector 构建的,使用了异步驱动的Reactor 模式来构建的线程模型,可以很好的支持成百上千的SocketChannel 连接。由于READ/WRITE 都是非阻塞的,可以充分提升I/O线程的运行效率,避免了IO阻塞导致线程挂起, 同时可以让一个线程支持对多个客户端的连接So
Wesley13 Wesley13
3年前
MySQL部分从库上面因为大量的临时表tmp_table造成慢查询
背景描述Time:20190124T00:08:14.70572408:00User@Host:@Id:Schema:sentrymetaLast_errno:0Killed:0Query_time:0.315758Lock_