Java基础知识强化之IO流笔记72:NIO之 NIO核心组件(NIO使用代码示例)
2016-03-29 10:58
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1.Java NIO 由以下几个核心部分组成:
Channels(通道)
Buffers(缓冲区)
Selectors(选择器)
虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件,Channel,Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件,如Pipe和FileLock,只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。
(1)Channel 和 Buffer
基本上,所有的 IO操作在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点像 流。 数据可以从Channel读到Buffer中,也可以从Buffer 写到Channel中。这里有个图示:
Channel和Buffer有好几种类型。
下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现:
FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel
正如你所看到的,这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO,以及文件IO。
与这些类一起的有一些有趣的接口,但为简单起见,我尽量在概述中不提到它们。本教程其它章节与它们相关的地方我会进行解释。
以下是Java NIO里主要的Buffer实现:
ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer
这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型:byte, short, int, long, float, double 和 char。
Java NIO 还有个 MappedByteBuffer,用于表示内存映射文件, 我也不打算在概述中说明。
(2)Selector
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。
这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示:
要使用Selector,得向Selector注册Channel,然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回,线程就可以处理这些事件,事件的例子有如新连接进来,数据接收等。
2. NIO使用代码示例:
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:
[b]服务端:[/b]
[b]客户端:[/b]
Channels(通道)
Buffers(缓冲区)
Selectors(选择器)
虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件,Channel,Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件,如Pipe和FileLock,只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。
(1)Channel 和 Buffer
基本上,所有的 IO操作在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点像 流。 数据可以从Channel读到Buffer中,也可以从Buffer 写到Channel中。这里有个图示:
Channel和Buffer有好几种类型。
下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现:
FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel
正如你所看到的,这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO,以及文件IO。
与这些类一起的有一些有趣的接口,但为简单起见,我尽量在概述中不提到它们。本教程其它章节与它们相关的地方我会进行解释。
以下是Java NIO里主要的Buffer实现:
ByteBuffer
CharBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
IntBuffer
LongBuffer
ShortBuffer
这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型:byte, short, int, long, float, double 和 char。
Java NIO 还有个 MappedByteBuffer,用于表示内存映射文件, 我也不打算在概述中说明。
(2)Selector
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。
这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示:
要使用Selector,得向Selector注册Channel,然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回,线程就可以处理这些事件,事件的例子有如新连接进来,数据接收等。
2. NIO使用代码示例:
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:
[b]服务端:[/b]
package com.himi.demo2; 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.util.Iterator; /** * NIO 服务端 * * @author hebao */ public class NIOServer { // 通道管理器 private Selector selector; /** * 获得一个ServerSocket通道,并对该通道做一些初始化的工作 * * @param port * 绑定的端口号 * @throws IOException */ public void initServer(int port) throws IOException { // 获得一个ServerSocket通道 ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); // 设置通道为非阻塞 serverChannel.configureBlocking(false); // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口 serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port)); // 获得一个通道管理器 this.selector = Selector.open(); // 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, // 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。 serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); } /** * 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 * * @throws IOException */ @SuppressWarnings("unchecked") public void listen() throws IOException { System.out.println("服务端启动成功!"); // 轮询访问selector while (true) { // 当注册的事件到达时,方法返回;否则,该方法会一直阻塞 selector.select(); // 获得selector中选中的项的迭代器,选中的项为注册的事件 Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator(); while (ite.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); // 删除已选的key,以防重复处理 ite.remove(); // 客户端请求连接事件 if (key.isAcceptable()) { ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel(); // 获得和客户端连接的通道 SocketChannel channel = server.accept(); // 设置成非阻塞 channel.configureBlocking(false); // 在这里可以给客户端发送信息哦 channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes())); // 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。 channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); // 获得了可读的事件 } else if (key.isReadable()) { read(key); } } } } /** * 处理读取客户端发来的信息 的事件 * * @param key * @throws IOException */ public void read(SelectionKey key) throws IOException { // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道 SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 创建读取的缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10); channel.read(buffer); byte[] data = buffer.array(); String msg = new String(data).trim(); System.out.println("服务端收到信息:" + msg); ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()); channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端 } /** * 启动服务端测试 * * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { NIOServer server = new NIOServer(); server.initServer(8000); server.listen(); } }
[b]客户端:[/b]
package com.himi.demo2; 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.SocketChannel; import java.util.Iterator; /** * NIO客户端 * * @author hebao */ public class NIOClient { // 通道管理器 private Selector selector; /** * 获得一个Socket通道,并对该通道做一些初始化的工作 * * @param ip * 连接的服务器的ip * @param port * 连接的服务器的端口号 * @throws IOException */ public void initClient(String ip, int port) throws IOException { // 获得一个Socket通道 SocketChannel channel = SocketChannel.open(); // 设置通道为非阻塞 channel.configureBlocking(false); // 获得一个通道管理器 this.selector = Selector.open(); // 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 // 用channel.finishConnect();才能完成连接 channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port)); // 将通道管理器和该通道绑定,并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。 channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT); } /** * 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 * * @throws IOException */ @SuppressWarnings("unchecked") public void listen() throws IOException { // 轮询访问selector while (true) { selector.select(); // 获得selector中选中的项的迭代器 Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator(); while (ite.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); // 删除已选的key,以防重复处理 ite.remove(); // 连接事件发生 if (key.isConnectable()) { SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 如果正在连接,则完成连接 if (channel.isConnectionPending()) { channel.finishConnect(); } // 设置成非阻塞 channel.configureBlocking(false); // 在这里可以给服务端发送信息哦 channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务端发送了一条信息").getBytes())); // 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。 channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); // 获得了可读的事件 } else if (key.isReadable()) { read(key); } } } } /** * 处理读取服务端发来的信息 的事件 * * @param key * @throws IOException */ public void read(SelectionKey key) throws IOException { // 和服务端的read方法一样 } /** * 启动客户端测试 * * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { NIOClient client = new NIOClient(); client.initClient("localhost", 8000); client.listen(); } }
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