NIO入门学习

什么是NIO

NIO的官方名称是NewIO,其实是它是一个非阻塞式的IO——Non Block IO 

阻塞与非阻塞

阻塞(Block)和非租塞(NonBlock):

阻塞和非阻塞是进程在访问数据的时候,数据是否准备就绪的一种处理方式,当数据没有准备的时候阻塞:往往需要等待缓存冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情,否則一直等待在那里。

非阻塞:当我们的进程访问我们的数据缓冲区的时候,如果数据没有准备好则直接返回,不会等待。如果数据已经准备好,也直接返回

阻塞式存在的问题

阻塞式的IO容易造成资源的浪费,使得server端一直处于等待client资源准备好的 状态,占用了client后面的client的请求时间,即使利用多线程也不能从根本上解决资源浪费的问题。

解决阻塞的方法

应用Selector选择器,在Server端与Client端之间使用Selector选择器,监听Cient端发来的请求是否就绪,就绪放行,否则阻止。这样解决了资源分配不公平的问题。

基本知识

Selector的监听事件

  • OP_ACCEPT  接收模式

  • OP_CONNECT  连接模式

  • OP_READ  读模式

  • OP_WRITE  写模式

Buffer:

    为什么说NIO是基于缓冲区的IO方式呢?因为,当一个链接建立完成后,IO的数据未必会马上到达,为了当数据到达时能够正确完成IO操作,在BIO(阻塞IO)中,等待IO的线程必须被阻塞,以全天候地执行IO操作。为了解决这种IO方式低效的问题,引入了缓冲区的概念,当数据到达时,可以预先被写入缓冲区,再由缓冲区交给线程,因此线程无需阻塞地等待IO。缓存区相当于车厢,buffer可以是双向的,即:一个buffer可以去Server,也可以去Client。

通道:

    当执行:SocketChannel.write(Buffer),便将一个 buffer 写到了一个通道中。如果说缓冲区还好理解,通道相对来说就更加抽象。网上博客难免有写不严谨的地方,容易使初学者感到难以理解。

    引用 Java NIO 中权威的说法:通道是 I/O 传输发生时通过的入口,而缓冲区是这些数 据传输的来源或目标。对于离开缓冲区的传输,您想传递出去的数据被置于一个缓冲区,被传送到通道。对于传回缓冲区的传输,一个通道将数据放置在您所提供的缓冲区中。

    例如 有一个服务器通道 ServerSocketChannel serverChannel,一个客户端通道 SocketChannel clientChannel;服务器缓冲区:serverBuffer,客户端缓冲区:clientBuffer。

    当服务器想向客户端发送数据时,需要调用:clientChannel.write(serverBuffer)。当客户端要读时,调用 clientChannel.read(clientBuffer)

    当客户端想向服务器发送数据时,需要调用:serverChannel.write(clientBuffer)。当服务器要读时,调用 serverChannel.read(serverBuffer)

    这样,通道和缓冲区的关系似乎更好理解了。在实践中,未必会出现这种双向连接的蠢事(然而这确实存在的,后面的内容还会涉及),但是可以理解为在NIO中:如果想将Data发到目标端,则需要将存储该Data的Buffer,写入到目标端的Channel中,然后再从Channel中读取数据到目标端的Buffer中。

通道相当于马路,通道起连接作用,不同与传统IO ,不能单独传输数据。

NIO物理内存映射机制

    NIO可以采用物理内存映射的方式来处理本地文件,与传统的IO相比,省去了JVM调用物理内存的中的Copy操作,节省了大量的时间。但是由于采用了物理内存映射方式,所以会导致数据的处理不可控,数据的处理会交由OS来管理,程序不能控制过程。

这种方式一般是大型的文件,或者海量的数据才使用,但是具体问题也会具体分析。

可参考:https://blog.csdn.net/Evankaka/article/details/48464013

 

可用代码——网络篇

public  static void client() throws IOException {
        //1.获取通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 7878));

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

        //3.分配缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024) ;

        //4.发送数据给服端
        byteBuffer.put(LocalDateTime.now().toString().getBytes());
        byteBuffer.flip();
        socketChannel.write(byteBuffer );
        byteBuffer.clear();

        //5.关闭通道
        socketChannel.close();
    }
public  static void server() throws IOException {
        //1 获取通道
        ServerSocketChannel ssChannel  = ServerSocketChannel.open();

        //2  切换非阻塞模式
        ssChannel.configureBlocking(false);

        //3  绑定链接
        ssChannel.bind(new InetSocketAddress(7878));

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

        //5 将通道注册到选择器上
        ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        //6  轮询获取选额器上已经“准备就绪”的事件
        while (selector.select() > 0){
            //7.获取当前选择器中的所用注册的“选择键“
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()){
                //8 获取准备”就绪“的事件
                SelectionKey selectionKey = iterator.next();
                //9 判断具体是什么事件准备就绪
                if(selectionKey.isAcceptable()){
                    //10 若”接收就绪“,获取客户端链接
                    SocketChannel socketChannel = ssChannel.accept();
                    //11 将客户端切换成非阻塞模式
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    //12 将该通道注册到选择器上
                    socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
                }else if(selectionKey.isReadable()){
                    //13 获取当前选取上的”度状态“的状态通道
                    SocketChannel sChannle = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                    //14 读取数据
                    ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
                    int len = 0;
                    while ((len= sChannle.read(buf))>0){
                        buf.flip();
                        System.out.println(new String(buf.array(),0,len));
                        buf.clear();
                    }
                }
                //15.取消选择键,防止一直有效
                iterator.remove();
            }
        }
    }

 

 

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01-12 14:44
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