Java NIO原理和使用

Java NIO原理和使用

板桥里人 2002/11/01 jdon.com

简介

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：

package java_test;

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 NIOTest {
	public NIOTest() {
	}

	public void startServer() throws Exception {
		int channels = 0;
		int nKeys = 0;
		// 使用Selector
		Selector selector = Selector.open();

		// 建立Channel 并绑定到9000端口
		ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
		InetAddress inetaddr = InetAddress.getLocalHost();
		debug("NIOTest: ip add -- "+inetaddr);
		
		InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(
				inetaddr, 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("NIOTest: 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("NIOTest: 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<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
				Iterator<SelectionKey> i = selectedKeys.iterator();
				while (i.hasNext()) {
					s = (SelectionKey) i.next();
					printKeyInfo(s);
					debug("NIOTest: 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("NIOTest: Channel not acceptable");
					}
				}
			} 
			else {
				debug("NIOTest: 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[]) {
		NIOTest NIOTest = new NIOTest();
		try {
			NIOTest.startServer();
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

测试

在console下，telnet ip 9000

然后可以看到server的响应了