java进阶之NIO

作者: 千淘萬漉 | 来源:发表于2018-02-27 20:20 被阅读150次

    Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API(从Java 1.4开始),Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。

    Java NIO: Channels and Buffers(通道和缓冲区)
    标准的IO基于字节流和字符流进行操作的,而NIO是基于通道(Channel)和缓冲区(Buffer)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。

    Java NIO: Non-blocking IO(非阻塞IO)
    Java NIO可以让你非阻塞的使用IO,例如:当线程从通道读取数据到缓冲区时,线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时,线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。

    Java NIO: Selectors(选择器)
    Java NIO引入了选择器的概念,选择器用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个的线程可以监听多个数据通道。

    Java NIO 由以下几个核心部分组成:

    • Channels
    • Buffers
    • Selectors

    基本上,所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点象流。 数据可以从Channel读到Buffer中,也可以从Buffer 写到Channel中。


    Channel和Buffer的读写

    Channel通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO,以及文件IO

    FileChannel
    DatagramChannel
    SocketChannel
    ServerSocketChannel
    

    Buffer实现,覆盖了能通过IO发送的基本数据类型:byte, short, int, long, float, doublechar

    ByteBuffer
    CharBuffer
    DoubleBuffer
    FloatBuffer
    IntBuffer
    LongBuffer
    ShortBuffer
    

    Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接(通道),但每个连接的流量都很低,使用Selector就会很方便。例如,在一个聊天服务器中。


    单线程使用Selector处理多Channel

    一、NIO的使用

    1.Channel

    FileChannel 从文件中读写数据。
    DatagramChannel能通过UDP读写网络中的数据。
    SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。
    ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接,像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel

    使用FileChannel读取数据到Buffer中的示例:

            RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
            FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
    
            ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
    
            int bytesRead = inChannel.read(buf);
            while (bytesRead != -1) {
    
                System.out.println("Read " + bytesRead);
                buf.flip();
    
                while(buf.hasRemaining()){
                    System.out.print((char) buf.get());
                }
    
                buf.clear();
                bytesRead = inChannel.read(buf);
            }
            aFile.close();
    
    2.Buffer的使用

    使用Buffer一般遵循下面几个步骤:

    • 分配空间(ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024); 还有一种allocateDirector)
    • 写入数据到Buffer(int bytesRead = fileChannel.read(buf);)
    • 调用filp()方法( buf.flip();
    • 从Buffer中读取数据(System.out.print((char)buf.get());
    • 调用clear()方法或者compact()方法

    Buffer顾名思义:缓冲区,实际上是一个容器,一个连续数组。Channel提供从文件、网络读取数据的渠道,但是读写的数据都必须经过Buffer。如下图:


    channel和buffer的读写

    向Buffer中写数据:

    • 从Channel写到Buffer (fileChannel.read(buf))
    • 通过Buffer的put()方法 (buf.put(…)

    从Buffer中读取数据:

    • 从Buffer读取到Channel (channel.write(buf))
    • 使用get()方法从Buffer中读取数据 (buf.get()

    可以把Buffer简单地理解为一组基本数据类型的元素列表,它通过几个变量来保存这个数据的当前位置状态:capacity, position, limit, mark

    3.Selector

    Selector的创建:

    Selector selector = Selector.open();
    

    为了将Channel和Selector配合使用,必须将Channel注册到Selector上,通过SelectableChannel.register()方法来实现:

    ssc= ServerSocketChannel.open();
    ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
    ssc.configureBlocking(false);
    ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    

    《Java NIO 系列教程》
    《攻破JAVA NIO技术壁垒》

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