Java核心知识点-NIO

文件读取中的NIO

在Java1.4之前的I/O系统中，提供的都是面向流的I/O系统，系统一次一个字节地处理数据，一个输入流产生一个字节的数据，一个输出流消费一个字节的数据，面向流的I/O速度非常慢，而在Java 1.4中推出了NIO，这是一个面向块的I/O系统，系统以块的方式处理处理，每一个操作在一步中产生或者消费一个数据库，按块处理要比按字节处理数据快的多。

在NIO中有几个核心对象需要掌握：缓冲区（Buffer）、通道（Channel）、选择器（Selector）。

缓冲区Buffer

缓冲区实际上是一个容器对象，更直接的说，其实就是一个数组，在NIO库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的； 在写入数据时，它也是写入到缓冲区中的；任何时候访问 NIO 中的数据，都是将它放到缓冲区中。而在面向流I/O系统中，所有数据都是直接写入或者直接将数据读取到Stream对象中。

在NIO中，所有的缓冲区类型都继承于抽象类Buffer，最常用的就是ByteBuffer，对于Java中的基本类型，基本都有一个具体Buffer类型与之相对应，它们之间的继承关系如下图所示：

下面是一个简单的使用IntBuffer的例子：

[java] view plain copy

print?

1. import java.nio.IntBuffer;  
2.   
3. public class TestIntBuffer {  
4.     public static void main(String[] args) {  
5.         // 分配新的int缓冲区，参数为缓冲区容量  
6.         // 新缓冲区的当前位置将为零，其界限(限制位置)将为其容量。它将具有一个底层实现数组，其数组偏移量将为零。  
7.         IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(8);  
8.   
9.         for (int i = 0; i < buffer.capacity(); ++i) {  
10.             int j = 2 * (i + 1);  
11.             // 将给定整数写入此缓冲区的当前位置，当前位置递增  
12.             buffer.put(j);  
13.         }  
14.   
15.         // 重设此缓冲区，将限制设置为当前位置，然后将当前位置设置为0  
16.         buffer.flip();  
17.   
18.         // 查看在当前位置和限制位置之间是否有元素  
19.         while (buffer.hasRemaining()) {  
20.             // 读取此缓冲区当前位置的整数，然后当前位置递增  
21.             int j = buffer.get();  
22.             System.out.print(j + "  ");  
23.         }  
24.   
25.     }  
26.   
27. }  

import java.nio.IntBuffer;public class TestIntBuffer {public static void main(String[] args) {// 分配新的int缓冲区，参数为缓冲区容量// 新缓冲区的当前位置将为零，其界限(限制位置)将为其容量。它将具有一个底层实现数组，其数组偏移量将为零。IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(8);for (int i = 0; i < buffer.capacity(); ++i) {int j = 2 * (i + 1);// 将给定整数写入此缓冲区的当前位置，当前位置递增buffer.put(j);}// 重设此缓冲区，将限制设置为当前位置，然后将当前位置设置为0buffer.flip();// 查看在当前位置和限制位置之间是否有元素while (buffer.hasRemaining()) {// 读取此缓冲区当前位置的整数，然后当前位置递增int j = buffer.get();System.out.print(j + "  ");}}}

运行后可以看到：

通道Channel

通道是一个对象，通过它可以读取和写入数据，当然了所有数据都通过Buffer对象来处理。我们永远不会将字节直接写入通道中，相反是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区。同样不会直接从通道中读取字节，而是将数据从通道读入缓冲区，再从缓冲区获取这个字节。

在NIO中，提供了多种通道对象，而所有的通道对象都实现了Channel接口。它们之间的继承关系如下图所示：

使用NIO读取数据

在前面我们说过，任何时候读取数据，都不是直接从通道读取，而是从通道读取到缓冲区。所以使用NIO读取数据可以分为下面三个步骤：
1. 从FileInputStream获取Channel
2. 创建Buffer
3. 将数据从Channel读取到Buffer中

下面是一个简单的使用NIO从文件中读取数据的例子：

[java] view plain copy

print?

1. import java.io.*;  
2. import java.nio.*;  
3. import java.nio.channels.*;  
4.   
5. public class Program {  
6.     static public void main( String args[] ) throws Exception {  
7.         FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\test.txt");  
8.           
9.         // 获取通道  
10.         FileChannel fc = fin.getChannel();  
11.           
12.         // 创建缓冲区  
13.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);  
14.           
15.         // 读取数据到缓冲区  
16.         fc.read(buffer);  
17.           
18.         buffer.flip();  
19.           
20.         while (buffer.remaining()>0) {  
21.             byte b = buffer.get();  
22.             System.out.print(((char)b));  
23.         }  
24.           
25.         fin.close();  
26.     }  
27. }  

import java.io.*;import java.nio.*;import java.nio.channels.*;public class Program {    static public void main( String args[] ) throws Exception {        FileInputStream fin = new FileInputStream("c:\\test.txt");                // 获取通道        FileChannel fc = fin.getChannel();                // 创建缓冲区        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);                // 读取数据到缓冲区        fc.read(buffer);                buffer.flip();                while (buffer.remaining()>0) {            byte b = buffer.get();            System.out.print(((char)b));        }                fin.close();    }}

使用NIO写入数据

使用NIO写入数据与读取数据的过程类似，同样数据不是直接写入通道，而是写入缓冲区，可以分为下面三个步骤：
1. 从FileInputStream获取Channel
2. 创建Buffer
3. 将数据从Channel写入到Buffer中

下面是一个简单的使用NIO向文件中写入数据的例子：

[java] view plain copy

print?

1. import java.io.*;  
2. import java.nio.*;  
3. import java.nio.channels.*;  
4.   
5. public class Program {  
6.     static private final byte message[] = { 83, 111, 109, 101, 32,  
7.         98, 121, 116, 101, 115, 46 };  
8.   
9.     static public void main( String args[] ) throws Exception {  
10.         FileOutputStream fout = new FileOutputStream( "c:\\test.txt" );  
11.           
12.         FileChannel fc = fout.getChannel();  
13.           
14.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 1024 );  
15.           
16.         for (int i=0; i<message.length; ++i) {  
17.             buffer.put( message[i] );  
18.         }  
19.           
20.         buffer.flip();  
21.           
22.         fc.write( buffer );  
23.           
24.         fout.close();  
25.     }  
26. }  

在第一篇中，我们介绍了NIO中的两个核心对象：缓冲区和通道，在谈到缓冲区时，我们说缓冲区对象本质上是一个数组，但它其实是一个特殊的数组，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况，如果我们使用get()方法从缓冲区获取数据或者使用put()方法把数据写入缓冲区，都会引起缓冲区状态的变化。本文为NIO使用及原理分析的第二篇，将会分析NIO中的Buffer对象。

在缓冲区中，最重要的属性有下面三个，它们一起合作完成对缓冲区内部状态的变化跟踪：

position：指定了下一个将要被写入或者读取的元素索引，它的值由get()/put()方法自动更新，在新创建一个Buffer对象时，position被初始化为0。

limit：指定还有多少数据需要取出(在从缓冲区写入通道时)，或者还有多少空间可以放入数据(在从通道读入缓冲区时)。

capacity：指定了可以存储在缓冲区中的最大数据容量，实际上，它指定了底层数组的大小，或者至少是指定了准许我们使用的底层数组的容量。

以上四个属性值之间有一些相对大小的关系：0 <= position <= limit <= capacity。如果我们创建一个新的容量大小为10的ByteBuffer对象，在初始化的时候，position设置为0，limit和 capacity被设置为10，在以后使用ByteBuffer对象过程中，capacity的值不会再发生变化，而其它两个个将会随着使用而变化。四个属性值分别如图所示：

现在我们可以从通道中读取一些数据到缓冲区中，注意从通道读取数据，相当于往缓冲区中写入数据。如果读取4个自己的数据，则此时position的值为4，即下一个将要被写入的字节索引为4，而limit仍然是10，如下图所示：

下一步把读取的数据写入到输出通道中，相当于从缓冲区中读取数据，在此之前，必须调用flip()方法，该方法将会完成两件事情：

1. 把limit设置为当前的position值
2. 把position设置为0

由于position被设置为0，所以可以保证在下一步输出时读取到的是缓冲区中的第一个字节，而limit被设置为当前的position，可以保证读取的数据正好是之前写入到缓冲区中的数据，如下图所示：

现在调用get()方法从缓冲区中读取数据写入到输出通道，这会导致position的增加而limit保持不变，但position不会超过limit的值，所以在读取我们之前写入到缓冲区中的4个自己之后，position和limit的值都为4，如下图所示：

在从缓冲区中读取数据完毕后，limit的值仍然保持在我们调用flip()方法时的值，调用clear()方法能够把所有的状态变化设置为初始化时的值，如下图所示：

最后我们用一段代码来验证这个过程，如下所示：

[java] view plain copy

print?

1. import java.io.*;  
2. import java.nio.*;  
3. import java.nio.channels.*;  
4.   
5. public class Program {  
6.     public static void main(String args[]) throws Exception {  
7.         FileInputStream fin = new FileInputStream("d:\\test.txt");  
8.         FileChannel fc = fin.getChannel();  
9.   
10.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);  
11.         output("初始化", buffer);  
12.   
13.         fc.read(buffer);  
14.         output("调用read()", buffer);  
15.   
16.         buffer.flip();  
17.         output("调用flip()", buffer);  
18.   
19.         while (buffer.remaining() > 0) {  
20.             byte b = buffer.get();  
21.             // System.out.print(((char)b));  
22.         }  
23.         output("调用get()", buffer);  
24.   
25.         buffer.clear();  
26.         output("调用clear()", buffer);  
27.   
28.         fin.close();  
29.     }  
30.   
31.     public static void output(String step, Buffer buffer) {  
32.         System.out.println(step + " : ");  
33.         System.out.print("capacity: " + buffer.capacity() + ", ");  
34.         System.out.print("position: " + buffer.position() + ", ");  
35.         System.out.println("limit: " + buffer.limit());  
36.         System.out.println();  
37.     }  
38. }  

import java.io.*;import java.nio.*;import java.nio.channels.*;public class Program {public static void main(String args[]) throws Exception {FileInputStream fin = new FileInputStream("d:\\test.txt");FileChannel fc = fin.getChannel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);output("初始化", buffer);fc.read(buffer);output("调用read()", buffer);buffer.flip();output("调用flip()", buffer);while (buffer.remaining() > 0) {byte b = buffer.get();// System.out.print(((char)b));}output("调用get()", buffer);buffer.clear();output("调用clear()", buffer);fin.close();}public static void output(String step, Buffer buffer) {System.out.println(step + " : ");System.out.print("capacity: " + buffer.capacity() + ", ");System.out.print("position: " + buffer.position() + ", ");System.out.println("limit: " + buffer.limit());System.out.println();}}

完成的输出结果为：

在上一篇文章中介绍了缓冲区内部对于状态变化的跟踪机制，而对于NIO中缓冲区来说，还有很多的内容值的学习，如缓冲区的分片与数据共享，只读缓冲区等。在本文中我们来看一下缓冲区一些更细节的内容。

缓冲区的分配

在前面的几个例子中，我们已经看过了，在创建一个缓冲区对象时，会调用静态方法allocate()来指定缓冲区的容量，其实调用 allocate()相当于创建了一个指定大小的数组，并把它包装为缓冲区对象。或者我们也可以直接将一个现有的数组，包装为缓冲区对象，如下示例代码所示：

[java] view plain copy

print?

1. public class BufferWrap {  
2.   
3.     public void myMethod()  
4.     {  
5.         // 分配指定大小的缓冲区  
6.         ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(10);  
7.           
8.         // 包装一个现有的数组  
9.         byte array[] = new byte[10];  
10.         ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.wrap( array );  
11.     }  
12. }  

public class BufferWrap {    public void myMethod()    {        // 分配指定大小的缓冲区        ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(10);                // 包装一个现有的数组        byte array[] = new byte[10];        ByteBuffer buffer2 = ByteBuffer.wrap( array );    }}

缓冲区分片

在NIO中，除了可以分配或者包装一个缓冲区对象外，还可以根据现有的缓冲区对象来创建一个子缓冲区，即在现有缓冲区上切出一片来作为一个新的缓冲区，但现有的缓冲区与创建的子缓冲区在底层数组层面上是数据共享的，也就是说，子缓冲区相当于是现有缓冲区的一个视图窗口。调用slice()方法可以创建一个子缓冲区，让我们通过例子来看一下：

[java] view plain copy

print?

1. import java.nio.*;  
2.   
3. public class Program {  
4.     static public void main( String args[] ) throws Exception {  
5.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 10 );  
6.           
7.         // 缓冲区中的数据0-9  
8.         for (int i=0; i<buffer.capacity(); ++i) {  
9.             buffer.put( (byte)i );  
10.         }  
11.           
12.         // 创建子缓冲区  
13.         buffer.position( 3 );  
14.         buffer.limit( 7 );  
15.         ByteBuffer slice = buffer.slice();  
16.           
17.         // 改变子缓冲区的内容  
18.         for (int i=0; i<slice.capacity(); ++i) {  
19.             byte b = slice.get( i );  
20.             b *= 10;  
21.             slice.put( i, b );  
22.         }  
23.           
24.         buffer.position( 0 );  
25.         buffer.limit( buffer.capacity() );  
26.           
27.         while (buffer.remaining()>0) {  
28.             System.out.println( buffer.get() );  
29.         }  
30.     }  
31. }  

import java.nio.*;public class Program {    static public void main( String args[] ) throws Exception {        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 10 );                // 缓冲区中的数据0-9        for (int i=0; i<buffer.capacity(); ++i) {            buffer.put( (byte)i );        }                // 创建子缓冲区        buffer.position( 3 );        buffer.limit( 7 );        ByteBuffer slice = buffer.slice();                // 改变子缓冲区的内容        for (int i=0; i<slice.capacity(); ++i) {            byte b = slice.get( i );            b *= 10;            slice.put( i, b );        }                buffer.position( 0 );        buffer.limit( buffer.capacity() );                while (buffer.remaining()>0) {            System.out.println( buffer.get() );        }    }}

在该示例中，分配了一个容量大小为10的缓冲区，并在其中放入了数据0-9，而在该缓冲区基础之上又创建了一个子缓冲区，并改变子缓冲区中的内容，从最后输出的结果来看，只有子缓冲区“可见的”那部分数据发生了变化，并且说明子缓冲区与原缓冲区是数据共享的，输出结果如下所示：

只读缓冲区

只读缓冲区非常简单，可以读取它们，但是不能向它们写入数据。可以通过调用缓冲区的asReadOnlyBuffer()方法，将任何常规缓冲区转 换为只读缓冲区，这个方法返回一个与原缓冲区完全相同的缓冲区，并与原缓冲区共享数据，只不过它是只读的。如果原缓冲区的内容发生了变化，只读缓冲区的内容也随之发生变化：

[java] view plain copy

print?

1. import java.nio.*;  
2.   
3. public class Program {  
4.     static public void main( String args[] ) throws Exception {  
5.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 10 );  
6.           
7.         // 缓冲区中的数据0-9  
8.         for (int i=0; i<buffer.capacity(); ++i) {  
9.             buffer.put( (byte)i );  
10.         }  
11.   
12.         // 创建只读缓冲区  
13.         ByteBuffer readonly = buffer.asReadOnlyBuffer();  
14.           
15.         // 改变原缓冲区的内容  
16.         for (int i=0; i<buffer.capacity(); ++i) {  
17.             byte b = buffer.get( i );  
18.             b *= 10;  
19.             buffer.put( i, b );  
20.         }  
21.           
22.         readonly.position(0);  
23.         readonly.limit(buffer.capacity());  
24.           
25.         // 只读缓冲区的内容也随之改变  
26.         while (readonly.remaining()>0) {  
27.             System.out.println( readonly.get());  
28.         }  
29.     }  
30. }  

import java.nio.*;public class Program {    static public void main( String args[] ) throws Exception {        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate( 10 );                // 缓冲区中的数据0-9        for (int i=0; i<buffer.capacity(); ++i) {            buffer.put( (byte)i );        }        // 创建只读缓冲区        ByteBuffer readonly = buffer.asReadOnlyBuffer();                // 改变原缓冲区的内容        for (int i=0; i<buffer.capacity(); ++i) {            byte b = buffer.get( i );            b *= 10;            buffer.put( i, b );        }                readonly.position(0);        readonly.limit(buffer.capacity());                // 只读缓冲区的内容也随之改变        while (readonly.remaining()>0) {            System.out.println( readonly.get());        }    }}

如果尝试修改只读缓冲区的内容，则会报ReadOnlyBufferException异常。只读缓冲区对于保护数据很有用。在将缓冲区传递给某个 对象的方法时，无法知道这个方法是否会修改缓冲区中的数据。创建一个只读的缓冲区可以保证该缓冲区不会被修改。只可以把常规缓冲区转换为只读缓冲区，而不能将只读的缓冲区转换为可写的缓冲区。

直接缓冲区

直接缓冲区是为加快I/O速度，使用一种特殊方式为其分配内存的缓冲区，JDK文档中的描述为：给定一个直接字节缓冲区，Java虚拟机将尽最大努 力直接对它执行本机I/O操作。也就是说，它会在每一次调用底层操作系统的本机I/O操作之前(或之后)，尝试避免将缓冲区的内容拷贝到一个中间缓冲区中 或者从一个中间缓冲区中拷贝数据。要分配直接缓冲区，需要调用allocateDirect()方法，而不是allocate()方法，使用方式与普通缓冲区并无区别，如下面的拷贝文件示例：

[java] view plain copy

print?

1. import java.io.*;  
2. import java.nio.*;  
3. import java.nio.channels.*;  
4.   
5. public class Program {  
6.     static public void main( String args[] ) throws Exception {  
7.         String infile = "c:\\test.txt";  
8.         FileInputStream fin = new FileInputStream( infile );  
9.         FileChannel fcin = fin.getChannel();  
10.           
11.         String outfile = String.format("c:\\testcopy.txt");  
12.         FileOutputStream fout = new FileOutputStream( outfile );      
13.         FileChannel fcout = fout.getChannel();  
14.           
15.         // 使用allocateDirect，而不是allocate  
16.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect( 1024 );  
17.           
18.         while (true) {  
19.             buffer.clear();  
20.               
21.             int r = fcin.read( buffer );  
22.               
23.             if (r==-1) {  
24.                 break;  
25.             }  
26.               
27.             buffer.flip();  
28.               
29.             fcout.write( buffer );  
30.         }  
31.     }  
32. }  

import java.io.*;import java.nio.*;import java.nio.channels.*;public class Program {    static public void main( String args[] ) throws Exception {        String infile = "c:\\test.txt";        FileInputStream fin = new FileInputStream( infile );        FileChannel fcin = fin.getChannel();                String outfile = String.format("c:\\testcopy.txt");        FileOutputStream fout = new FileOutputStream( outfile );            FileChannel fcout = fout.getChannel();                // 使用allocateDirect，而不是allocate        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect( 1024 );                while (true) {            buffer.clear();                        int r = fcin.read( buffer );                        if (r==-1) {                break;            }                        buffer.flip();                        fcout.write( buffer );        }    }}

内存映射文件I/O

内存映射文件I/O是一种读和写文件数据的方法，它可以比常规的基于流或者基于通道的I/O快的多。内存映射文件I/O是通过使文件中的数据出现为 内存数组的内容来完成的，这其初听起来似乎不过就是将整个文件读到内存中，但是事实上并不是这样。一般来说，只有文件中实际读取或者写入的部分才会映射到内存中。如下面的示例代码：

[java] view plain copy

print?

1. import java.io.*;  
2. import java.nio.*;  
3. import java.nio.channels.*;  
4.   
5. public class Program {  
6.     static private final int start = 0;<span style="font-family:FangSong_GB2312;font-size:13px;">  
7.     static private final int size = 1024;  
8.       
9.     static public void main( String args[] ) throws Exception {  
10.         RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile( "c:\\test.txt", "rw" );  
11.         FileChannel fc = raf.getChannel();  
12.           
13.         MappedByteBuffer mbb = fc.map( FileChannel.MapMode.READ_WRITE,  
14.           start, size );  
15.           
16.         mbb.put( 0, (byte)97 );  
17.         mbb.put( 1023, (byte)122 );  
18.           
19.         raf.close();  
20.     }  
21. }</span>  

import java.io.*;import java.nio.*;import java.nio.channels.*;public class Program {    static private final int start = 0;<span style="font-family:FangSong_GB2312;font-size:13px;">    static private final int size = 1024;        static public void main( String args[] ) throws Exception {        RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile( "c:\\test.txt", "rw" );        FileChannel fc = raf.getChannel();                MappedByteBuffer mbb = fc.map( FileChannel.MapMode.READ_WRITE,          start, size );                mbb.put( 0, (byte)97 );        mbb.put( 1023, (byte)122 );                raf.close();    }}</span>

关于缓冲区的细节内容，我们已经用了两篇文章来介绍。在下一篇中将会介绍NIO中更有趣的部分Nonblocking I/O。

网络传输中的NIO

Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新IO”，也可以说成非阻塞式I/O。下面是java NIO的工作原理：

• 由一个专门的线程来处理所有的IO事件，并负责分发。

• 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。

• 线程通讯：线程之间通过wait,notify等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。(//核心所在)

阅读过一些资料之后，下面贴出我理解的java  NIO的工作原理图：

注：每个线程的处理流程大概都是读取数据，解码，计算处理，编码，发送响应。

Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的IO事件，这种通信模型是怎么实现的呢？呵呵，我们一起来探究它的奥秘吧。java NIO采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：

事件名                                                对应值                                                         服务端接收客户端连接事件SelectionKey.OP_ACCEPT(16)客户端连接服务端事件SelectionKey.OP_CONNECT(8)读事件SelectionKey.OP_READ(1)写事件SelectionKey.OP_WRITE(4)

服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道（channel）上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。下面是我理解的java NIO的通信模型示意图：

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：

服务端：

 

Java代码  

1. package cn.nio;  
2.   
3. import java.io.IOException;  
4. import java.net.InetSocketAddress;  
5. import java.nio.ByteBuffer;  
6. import java.nio.channels.SelectionKey;  
7. import java.nio.channels.Selector;  
8. import java.nio.channels.ServerSocketChannel;  
9. import java.nio.channels.SocketChannel;  
10. import java.util.Iterator;  
11.   
12. /** 
13.  * NIO服务端 
14.  * @author 小路 
15.  */  
16. public class NIOServer {  
17.     //通道管理器  
18.     private Selector selector;  
19.   
20.     /** 
21.      * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作 
22.      * @param port  绑定的端口号 
23.      * @throws IOException 
24.      */  
25.     public void initServer(int port) throws IOException {  
26.         // 获得一个ServerSocket通道  
27.         ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();  
28.         // 设置通道为非阻塞  
29.         serverChannel.configureBlocking(false);  
30.         // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口  
31.         serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));  
32.         // 获得一个通道管理器  
33.         this.selector = Selector.open();  
34.         //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，  
35.         //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。  
36.         serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  
37.     }  
38.   
39.     /** 
40.      * 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 
41.      * @throws IOException 
42.      */  
43.     
    //这里其实相当于一个单线程循环询问是否有消息到达，如果有就各种处理。
    //这里selector.select();目的就是减少上下文切换，内部类似wait()等待，等待的线程不会被进程调度程序调到cpu上运行，如果有消息到了，就notify（）通知一下。
    //简单比喻，你点了外卖就等着wait(),如果你的外卖到就会通知notify()你去拿外卖。
44.     @SuppressWarnings("unchecked")  
45.     public void listen() throws IOException {  
46.         System.out.println("服务端启动成功！");  
47.         // 轮询访问selector  
48.         while (true) {  
49.             //当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞  
50.             selector.select();  
51.             // 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件  
52.             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
53.             while (ite.hasNext()) {  
54.                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
55.                 // 删除已选的key,以防重复处理  
56.                 ite.remove();  
57.                 // 客户端请求连接事件  
58.                 if (key.isAcceptable()) {  
59.                     ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key  
60.                             .channel();  
61.                     // 获得和客户端连接的通道  
62.                     SocketChannel channel = server.accept();  
63.                     // 设置成非阻塞  
64.                     channel.configureBlocking(false);  
65.   
66.                     //在这里可以给客户端发送信息哦  
67.                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes()));  
68.                     //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。  
69.                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  
70.                       
71.                     // 获得了可读的事件  
72.                 } else if (key.isReadable()) {  
73.                         read(key);  
74.                 }  
75.   
76.             }  
77.   
78.         }  
79.     }  
80.     /** 
81.      * 处理读取客户端发来的信息 的事件 
82.      * @param key 
83.      * @throws IOException  
84.      */  
85.     public void read(SelectionKey key) throws IOException{  
86.         // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道  
87.         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();  
88.         // 创建读取的缓冲区  
89.         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);  
90.         channel.read(buffer);  
91.         byte[] data = buffer.array();  
92.         String msg = new String(data).trim();  
93.         System.out.println("服务端收到信息："+msg);  
94.         ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());  
95.         channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端  
96.     }  
97.       
98.     /** 
99.      * 启动服务端测试 
100.      * @throws IOException  
101.      */  
102.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
103.         NIOServer server = new NIOServer();  
104.         server.initServer(8000);  
105.         server.listen();  
106.     }  
107.   
108. }  

 

 

客户端：

 

 

Java代码  

1. package cn.nio;  
2.   
3. import java.io.IOException;  
4. import java.net.InetSocketAddress;  
5. import java.nio.ByteBuffer;  
6. import java.nio.channels.SelectionKey;  
7. import java.nio.channels.Selector;  
8. import java.nio.channels.SocketChannel;  
9. import java.util.Iterator;  
10.   
11. /** 
12.  * NIO客户端 
13.  * @author 小路 
14.  */  
15. public class NIOClient {  
16.     //通道管理器  
17.     private Selector selector;  
18.   
19.     /** 
20.      * 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作 
21.      * @param ip 连接的服务器的ip 
22.      * @param port  连接的服务器的端口号          
23.      * @throws IOException 
24.      */  
25.     public void initClient(String ip,int port) throws IOException {  
26.         // 获得一个Socket通道  
27.         SocketChannel channel = SocketChannel.open();  
28.         // 设置通道为非阻塞  
29.         channel.configureBlocking(false);  
30.         // 获得一个通道管理器  
31.         this.selector = Selector.open();  
32.           
33.         // 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  
34.         //用channel.finishConnect();才能完成连接  
35.         channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port));  
36.         //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。  
37.         channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);  
38.     }  
39.   
40.     /** 
41.      * 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 
42.      * @throws IOException 
43.      */  
44.     @SuppressWarnings("unchecked")  
45.     public void listen() throws IOException {  
46.         // 轮询访问selector  
47.         while (true) {  
48.             selector.select();  
49.             // 获得selector中选中的项的迭代器  
50.             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();  
51.             while (ite.hasNext()) {  
52.                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();  
53.                 // 删除已选的key,以防重复处理  
54.                 ite.remove();  
55.                 // 连接事件发生  
56.                 if (key.isConnectable()) {  
57.                     SocketChannel channel = (SocketChannel) key  
58.                             .channel();  
59.                     // 如果正在连接，则完成连接  
60.                     if(channel.isConnectionPending()){  
61.                         channel.finishConnect();  
62.                           
63.                     }  
64.                     // 设置成非阻塞  
65.                     channel.configureBlocking(false);  
66.   
67.                     //在这里可以给服务端发送信息哦  
68.                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务端发送了一条信息").getBytes()));  
69.                     //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。  
70.                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);  
71.                       
72.                     // 获得了可读的事件  
73.                 } else if (key.isReadable()) {  
74.                         read(key);  
75.                 }  
76.   
77.             }  
78.   
79.         }  
80.     }  
81.     /** 
82.      * 处理读取服务端发来的信息 的事件 
83.      * @param key 
84.      * @throws IOException  
85.      */  
86.     public void read(SelectionKey key) throws IOException{  
87.         //和服务端的read方法一样  
88.     }  
89.       
90.       
91.     /** 
92.      * 启动客户端测试 
93.      * @throws IOException  
94.      */  
95.     public static void main(String[] args) throws IOException {  
96.         NIOClient client = new NIOClient();  
97.         client.initClient("localhost",8000);  
98.         client.listen();  
99.     }  
100.   
101. }