Java NIO原理和使用

 

Java　NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面，我们知道，系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写，包括对端口和文件的操作上，过去，在打开一个I/O通道后，read()将一直等待在端口一边读取字节内容，如果没有内容进来，read()也是傻傻的等，这会影响我们程序继续做其他事情，那么改进做法就是开设线程，让线程去等待，但是这样做也是相当耗费资源的。

Java NIO非堵塞技术实际是采取Reactor模式，或者说是Observer模式为我们监察I/O端口，如果有内容进来，会自动通知我们，这样，我们就不必开启多个线程死等，从外界看，实现了流畅的I/O读写，不堵塞了。

Java NIO出现不只是一个技术性能的提高，你会发现网络上到处在介绍它，因为它具有里程碑意义，从JDK1.4开始，Java开始提高性能相关的功能，从而使得Java在底层或者并行分布式计算等操作上已经可以和C或Perl等语言并驾齐驱。

如果你至今还是在怀疑Java的性能，说明你的思想和观念已经完全落伍了，Java一两年就应该用新的名词来定义。从JDK1.5开始又要提供关于线程、并发等新性能的支持，Java应用在游戏等适时领域方面的机会已经成熟，Java在稳定自己中间件地位后，开始蚕食传统C的领域。

本文主要简单介绍NIO的基本原理，在下一篇文章中，将结合Reactor模式和著名线程大师Doug Lea的一篇文章深入讨论。

NIO主要原理和适用。

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者，只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情，当有事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后，我们从这个Channel中读取数据，放心，包准能够读到，接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问，不断的轮询(目前就这一个算法)，一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生，比如数据来了，他就会站起来报告，交出一把钥匙，让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

了解了这个基本原理，我们结合代码看看使用，在使用上，也在分两个方向，一个是线程处理，一个是用非线程，后者比较简单，看下面代码：

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.*;
import java.net.*;
import java.util.*;

/**
*
* @author Administrator
* @version
*/

public class NBTest {

　　/** Creates new NBTest */
　　public NBTest()
　　{
　　}

　　public void startServer() throws Exception
　　{
　　int channels = 0;
　　int nKeys = 0;
　　int currentSelector = 0;

　　//使用Selector
　　Selector selector = Selector.open();

　　//建立Channel 并绑定到9000端口
　　ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
　　InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
　　ssc.socket().bind(address);

　　//使设定non-blocking的方式。
　　ssc.configureBlocking(false);

　　//向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
　　SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
　　printKeyInfo(s);

　　while(true) //不断的轮询
　　{
　　　　debug("NBTest: Starting select");

　　　　//Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
　　　　nKeys = selector.select();
　　　　//如果有我们注册的事情发生了，它的传回值就会大于0
　　　　if(nKeys > 0)
　　　　{
　　　　　　debug("NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys);

　　　　　　//Selector传回一组SelectionKeys
　　　　　　//我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
　　　　　　Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
　　　　　　Iterator i = selectedKeys.iterator();
　　　　　　while(i.hasNext())
　　　　　　{
　　　　　　 　 s = (SelectionKey) i.next();
　　　　　　 　 printKeyInfo(s);
　　　　　　 　 debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());

　　　　　　 　 //一个key被处理完成后，就都被从就绪关键字（ready keys）列表中除去
　　　　　　 　 i.remove();
　　　　　　 　 if(s.isAcceptable())
　　　　　　 　 {
　　　　　　 　 　 // 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
　　　　　　 　 　 Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
　　　　　　 　 　 SocketChannel sc = socket.getChannel();

　　　　　　 　 　 sc.configureBlocking(false);
　　　　　　 　 　 sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ |SelectionKey.OP_WRITE);
　　　　　　 　 　 　　　　　　 　 　 System.out.println(++channels);
　　　　　　 　 }
　　　　　　 　 else
　　　　　　 　 {
　　　　　　 　 　 debug("NBTest: Channel not acceptable");
　　　　　　 　 }
　　　　　 }
　　　}
　　　else
　　　{
　　　　　　debug("NBTest: Select finished without any keys.");
　　　}

　 }

}

private static void debug(String s)
{
　 System.out.println(s);
}

private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
{
　 String s = new String();

　 s = "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
　 s += ", Read: " + sk.isReadable();
　 s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
　 s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
　 s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
　 s += ", Valid: " + sk.isValid();
　 s += ", Ops: " + sk.interestOps();
　 debug(s);
}

/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main (String args[])
{
　 NBTest nbTest = new NBTest();
　 try
　 {
　 　 nbTest.startServer();
　 }
　 　 catch(Exception e)
　 {
　 　 e.printStackTrace();
　 }
}

}

这是一个守候在端口9000的noblock server例子，如果我们编制一个客户端程序，就可以对它进行互动操作，或者使用telnet 主机名　90000 可以链接上。

通过仔细阅读这个例程，相信你已经大致了解NIO的原理和使用方法，下一篇，我们将使用多线程来处理这些数据，再搭建一个自己的Reactor模式。