Java 时间服务器demo之NIO实现

0.前文

Java 时间服务器demo之线程池

http://blog.csdn.net/caicongyang/article/details/50479460

1.NIO主要类库

缓冲区Buffer

通道Channel

多路复用器Selector

2.Java IO与NIO比较

面向流与面向缓冲 

Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。 

阻塞与非阻塞IO 

Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。 

3.Java IO与NIO的使用场景比较

如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器可能是一个优势。同样，如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上，如P2P网络中，使用一个单独的线程来管理你所有出站连接，可能是一个优势。

如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合。

4.时间服务器demo

代码来自 李林峰《Netty权威指南》

服务端：

TimeServer.java

package com.ccy.IO.nio;import java.io.IOException;public class TimeServer {public static void main(String[] args) throws IOException {int port = 8080;if(args!=null && args.length>0){port = Integer.valueOf(args[0]);}MultTimeServer server = new MultTimeServer(port);new Thread(server).start();}}

MultTimeServer.java

package com.ccy.IO.nio;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.text.SimpleDateFormat;import java.util.Iterator;import java.util.Set;public class MultTimeServer implements Runnable{private Selector selector;private ServerSocketChannel channel;private volatile boolean stop;public MultTimeServer(int port){try {selector = Selector.open();channel = ServerSocketChannel.open();channel.configureBlocking(false);channel.socket().bind(new InetSocketAddress(port), 1024);channel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("TIME SERVER IS LISTENING!!!");} catch (IOException e) {e.printStackTrace();System.exit(1);}}public void stop(){this.stop =true;}@Overridepublic void run() {while(!stop){try {//selector每一秒被唤醒一次selector.select(1000);//还回就绪状态的chanel的selectedKeysSet<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = selectedKeys.iterator();SelectionKey key = null;while(iterator.hasNext()){key = iterator.next();iterator.remove();try{handleInput(key);}catch (Exception e) {if (key != null) {    key.cancel();    if (key.channel() != null)key.channel().close();}}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}if(selector!=null){try {selector.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}public void handleInput(SelectionKey key) throws IOException{if(key.isValid()){if(key.isAcceptable()){//通过ServerSocketChannel的accept()操作接收客户端的请求并创立SocketChannel连接，相当于完成TCP三次握手操作ServerSocketChannel schannel = (ServerSocketChannel) key.channel();SocketChannel accept = schannel.accept();accept.configureBlocking(false);accept.register(selector, SelectionKey.OP_READ);}if(key.isReadable()){SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();//开辟缓冲区ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);//非阻塞读int size = sc.read(buffer);//根据还回结果做判断if(size>0){//设置当前读取位置 buffer.flip();byte[] arr = new byte[buffer.remaining()];buffer.get(arr);String body = new String(arr,"UTF-8");System.out.println(body);SimpleDateFormat format = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd hh:mm:ss");doWriter(sc,format.format(new java.util.Date()));}else if(size<0){key.cancel();sc.close();}}}}private void doWriter(SocketChannel sc, String res) throws IOException {if(res != null && res.trim().length()>0){byte[] bytes = res.getBytes();ByteBuffer buffe = ByteBuffer.allocate(bytes.length);buffe.put(bytes);buffe.flip();sc.write(buffe);}}}

客户端：

TimeClient.java

package com.ccy.IO.nio;public class TimeClient {public static void main(String[] args) {int port = 8080;if(args!=null && args.length>0){port = Integer.valueOf(args[0]);}new Thread(new TimeClientHandler("127.0.0.1", port)).start();}}

TimeClientHandler.java

package com.ccy.IO.nio;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;import java.util.Set;public class TimeClientHandler implements Runnable {private int port;private String host;private Selector selector;private SocketChannel channel;private volatile boolean stop;public TimeClientHandler(String host,int port){this.host = host ==null?"127.0.0.1":host;this.port = port;try {selector = Selector.open();channel = SocketChannel.open();channel.configureBlocking(false);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic void run() {try {doConnect();} catch (IOException e1) {e1.printStackTrace();System.exit(1);}while(!stop){try {//selector每一秒被唤醒一次selector.select(1000);//还回就绪状态的chanel的selectedKeysSet<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = selectedKeys.iterator();SelectionKey key = null;while(iterator.hasNext()){key = iterator.next();iterator.remove();try{handleInput(key);}catch (Exception e) {if (key != null) {    key.cancel();    if (key.channel() != null)key.channel().close();}}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}if(selector!=null){try {selector.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}selector =null;}}public void handleInput(SelectionKey key) throws IOException{if(key.isValid()){SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();    if (key.isConnectable()) {if (sc.finishConnect()) {    sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);    doWrite(sc);} else{System.exit(1);// 连接失败，进程退出}    }if(key.isReadable()){ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);int readBytes = sc.read(readBuffer);if (readBytes > 0) {    readBuffer.flip();    byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];    readBuffer.get(bytes);    String body = new String(bytes, "UTF-8");    System.out.println("Now is : " + body);    this.stop = true;} else if (readBytes < 0) {    // 对端链路关闭    key.cancel();    sc.close();} else    ; // 读到0字节，忽略}}}private void doConnect() throws IOException{if(channel.connect(new InetSocketAddress(host, port))){channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);doWrite(channel);}else{channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);}}private void doWrite(SocketChannel schannel) throws IOException {byte[] bytes = "What time is it now?".getBytes();ByteBuffer buff = ByteBuffer.allocate(bytes.length);buff.put(bytes);buff.flip();schannel.write(buff);//判断是否发送完毕if(!buff.hasRemaining()){System.out.println("SEND SUCCESS!");}}}

5.NIO版本时间服务器分析

3.1 通过多路复用器selector,客户端发起的链接是异步的，无须等待

3.2 SocketChannel读写操作亦是异步操作，提高了IO

3.3 线程模型优化，Selector通过epoll实现无连接数的限制，这意味着一个Selector可以处理成千上百个链接，而且性能不会随着客户端的数量的增加而下降，非常适合做高性能，高负载的网络服务器、

6.关于NIO的更多知识

http://www.iteye.com/magazines/132-Java-NIO#585

http://ifeve.com/overview/

先模仿在创造吧！

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