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Java NIO使用及原理分析(4) 来自网上资料整理

在上一篇文章中介绍了关于缓冲 区的一些细节内容,现在终于可以进入NIO中最有意思的部分非阻塞I/O。通常在进行同步I/O操作时,如果读取数据,代码会阻塞直至有 可供读取的数据。同样,写入调用将会阻塞直至数据能够写入。传统的Server/Client模式会基于TPR(Thread per Request),服务器会为每个客户端请求建立一个线程,由该线程单独负责处理一个客户请求。这种模式带来的一个问题就是线程数量的剧增,大量的线程会 增大服务器的开销。大多数的实现为了避免这个问题,都采用了线程池模型,并设置线程池线程的最大数量,这由带来了新的问题,如果线程池中有200个线程, 而有200个用户都在进行大文件下载,会导致第201个用户的请求无法及时处理,即便第201个用户只想请求一个几KB大小的页面。传统的 Server/Client模式如下图所示:

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NIO中非阻塞I/O采用了基 于Reactor模式的工作方式,I/O调用不会被阻塞,相反是注册感兴趣的特定I/O事件,如可读数据到达,新的套接字连接等等,在发生特定事件时,系 统再通知我们。NIO中实现非阻塞I/O的核心对象就是Selector,Selector就是注册各种I/O事件地 方,而且当那些事件发生时,就是这个对象告诉我们所发生的事件,如下图所示:

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从图中可以看出,当有读 或写等任何注册的事件发生时,可以从Selector中获得相应的SelectionKey,同时从 SelectionKey中可以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel,以获得客户端发送过来的数据。关于 SelectableChannel的可以参考Java NIO使用及原理分析(一)

 

使用NIO中非阻塞I/O编写服务器处理程序,大体上可以分为下面三个步骤:

 

1. 向Selector对象注册感兴趣的事件
2. 从Selector中获取感兴趣的事件
3. 根据不同的事件进行相应的处理

 

接下来我们用一个简单的示例来说明整个过程。首先是向Selector对象注册感兴趣的事件:

 

    /*      * 注册事件      * */      protected Selector getSelector() throws IOException {          // 创建Selector对象          Selector sel = Selector.open();                    // 创建可选择通道,并配置为非阻塞模式          ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();          server.configureBlocking(false);                    // 绑定通道到指定端口          ServerSocket socket = server.socket();          InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port);          socket.bind(address);                    // 向Selector中注册感兴趣的事件          server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);           return sel;      }  

 

 

 

 

创 建了ServerSocketChannel对象,并调用configureBlocking()方法,配置为非阻塞模式,接下来的三行代码把该通道绑定 到指定端口,最后向Selector中注册事件,此处指定的是参数是OP_ACCEPT,即指定我们想要监听accept事件,也就是新的连接发 生时所产生的事件,对于ServerSocketChannel通道来说,我们唯一可以指定的参数就是OP_ACCEPT。

 

从Selector中获取感兴趣的事件,即开始监听,进入内部循环:

 

/*  * 开始监听  * */   public void listen() {       System.out.println("listen on " + port);      try {           while(true) {               // 该调用会阻塞,直到至少有一个事件发生              selector.select();               Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();              Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();              while (iter.hasNext()) {                   SelectionKey key = (SelectionKey) iter.next();                   iter.remove();                   process(key);               }           }       } catch (IOException e) {           e.printStackTrace();      }   } 

 

 

 

 

在非阻塞I/O中,内部循环模式基本都是遵循这种方式。首先调用select()方法,该方法会阻塞,直到至少有一个事件发生,然后再使用selectedKeys()方法获取发生事件的SelectionKey,再使用迭代器进行循环。

最后一步就是根据不同的事件,编写相应的处理代码:

 

/*  * 根据不同的事件做处理  * */  protected void process(SelectionKey key) throws IOException{      // 接收请求      if (key.isAcceptable()) {          ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();          SocketChannel channel = server.accept();          channel.configureBlocking(false);          channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);      }      // 读信息      else if (key.isReadable()) {          SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();           int count = channel.read(buffer);           if (count > 0) {               buffer.flip();               CharBuffer charBuffer = decoder.decode(buffer);               name = charBuffer.toString();               SelectionKey sKey = channel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);               sKey.attach(name);           } else {               channel.close();           }           buffer.clear();       }      // 写事件      else if (key.isWritable()) {          SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();           String name = (String) key.attachment();                     ByteBuffer block = encoder.encode(CharBuffer.wrap("Hello " + name));           if(block != null)          {              channel.write(block);          }          else          {              channel.close();          }         }  } 

 

 

 

 

此处分别判断是接受请求、读数据还是写事件,分别作不同的处理。

 

到这里关于Java NIO使用及原理分析的四篇文章就全部完成了。Java NIO提供了通道、缓冲区、选择器这样一组抽象概念,极大的简化了我们编写高性能并发型服务器程序,后面有机会我会继续谈谈使用Java NIO的一些想法。

 

 

 

 

 

Java NIO使用及原理分析(4) 来自网上资料整理