Java解读NIOSocket非阻塞模式

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。

jdk供的无阻塞I/O（NIO）有效解决了多线程服务器存在的线程开销问题，但在使用上略显得复杂一些。在NIO中使用多线程，主要目的已不是为了应对 每个客户端请求而分配独立的服务线程，而是通过多线程充分使用用多个CPU的处理能力和处理中的等待时间，达到提高服务能力的目的。

这段时间在研究NIO，写篇博客来记住学过的东西。还是从最简单的Hello World开始，client多线程请求server端，server接收client的名字，并返回Hello! ＋名字的字符格式给client。当然实际应用并不这么简单，实际可能是访问文件或者数据库获取信息返回给client。非阻塞的NIO有何神秘之处？

代 码：

1）server端代码

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class HelloWorldServer {   
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3.     static int BLOCK = 1024;   
    4. 
  
  
  
  4.     static String name = "";   
    5. 
  
  
  
  5.     protected Selector selector;   
    6. 
  
  
  
  6.     protected ByteBuffer clientBuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK);   
    7. 
  
  
  
  7.     protected CharsetDecoder decoder;   
    8. 
  
  
  
  8.     static CharsetEncoder encoder = Charset.forName("GB2312").newEncoder();   
    9. 
  
  
  
  9.  
    10. 
  
  
  
  10.     public HelloWorldServer(int port) throws IOException {   
    11. 
  
  
  
  11.         selector = this.getSelector(port);   
    12. 
  
  
  
  12.         Charset charset = Charset.forName("GB2312");   
    13. 
  
  
  
  13.         decoder = charset.newDecoder();   
    14. 
  
  
  
  14.     }   
    15. 
  
  
  
  15.  
    16. 
  
  
  
  16.     // 获取Selector   
    17. 
  
  
  
  17.     protected Selector getSelector(int port) throws IOException {   
    18. 
  
  
  
  18.         ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();   
    19. 
  
  
  
  19.         Selector sel = Selector.open();   
    20. 
  
  
  
  20.         server.socket().bind(new InetSocketAddress(port));   
    21. 
  
  
  
  21.         server.configureBlocking(false);   
    22. 
  
  
  
  22.         server.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);   
    23. 
  
  
  
  23.         return sel;   
    24. 
  
  
  
  24.     }   
    25. 
  
  
  
  25.  
    26. 
  
  
  
  26.     // 监听端口   
    27. 
  
  
  
  27.     public void listen() {   
    28. 
  
  
  
  28.         try {   
    29. 
  
  
  
  29.             for (;;) {   
    30. 
  
  
  
  30.                 selector.select();   
    31. 
  
  
  
  31.                 Iterator iter = selector.selectedKeys().iterator();   
    32. 
  
  
  
  32.                 while (iter.hasNext()) {   
    33. 
  
  
  
  33.                     SelectionKey key = (SelectionKey) iter.next();   
    34. 
  
  
  
  34.                     iter.remove();   
    35. 
  
  
  
  35.                     process(key);   
    36. 
  
  
  
  36.                 }   
    37. 
  
  
  
  37.             }   
    38. 
  
  
  
  38.         } catch (IOException e) {   
    39. 
  
  
  
  39.             e.printStackTrace();   
    40. 
  
  
  
  40.         }   
    41. 
  
  
  
  41.     }   
    42. 
  
  
  
  42.  
    43. 
  
  
  
  43.     // 处理事件   
    44. 
  
  
  
  44.     protected void process(SelectionKey key) throws IOException {   
    45. 
  
  
  
  45.         if (key.isAcceptable()) { // 接收请求   
    46. 
  
  
  
  46.             ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();   
    47. 
  
  
  
  47.             SocketChannel channel = server.accept();   
    48. 
  
  
  
  48.             //设置非阻塞模式   
    49. 
  
  
  
  49.             channel.configureBlocking(false);   
    50. 
  
  
  
  50.             channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);   
    51. 
  
  
  
  51.         } else if (key.isReadable()) { // 读信息   
    52. 
  
  
  
  52.             SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();   
    53. 
  
  
  
  53.             int count = channel.read(clientBuffer);   
    54. 
  
  
  
  54.             if (count > 0) {   
    55. 
  
  
  
  55.                 clientBuffer.flip();   
    56. 
  
  
  
  56.                 CharBuffer charBuffer = decoder.decode(clientBuffer);   
    57. 
  
  
  
  57.                 name = charBuffer.toString();   
    58. 
  
  
  
  58.                 // System.out.println(name);   
    59. 
  
  
  
  59.                 SelectionKey sKey = channel.register(selector,   
    60. 
  
  
  
  60.                         SelectionKey.OP_WRITE);   
    61. 
  
  
  
  61.                 sKey.attach(name);   
    62. 
  
  
  
  62.             } else {   
    63. 
  
  
  
  63.                 channel.close();   
    64. 
  
  
  
  64.             }   
    65. 
  
  
  
  65.  
    66. 
  
  
  
  66.             clientBuffer.clear();   
    67. 
  
  
  
  67.         } else if (key.isWritable()) { // 写事件   
    68. 
  
  
  
  68.             SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();   
    69. 
  
  
  
  69.             String name = (String) key.attachment();   
    70. 
  
  
  
  70.                
    71. 
  
  
  
  71.             ByteBuffer block = encoder.encode(CharBuffer   
    72. 
  
  
  
  72.                     .wrap("Hello !" + name));   
    73. 
  
  
  
  73.                
    74. 
  
  
  
  74.  
    75. 
  
  
  
  75.             channel.write(block);   
    76. 
  
  
  
  76.  
    77. 
  
  
  
  77.             //channel.close();   
    78. 
  
  
  
  78.  
    79. 
  
  
  
  79.         }   
    80. 
  
  
  
  80.     }   
    81. 
  
  
  
  81.  
    82. 
  
  
  
  82.     public static void main(String[] args) {   
    83. 
  
  
  
  83.         int port = 8888;   
    84. 
  
  
  
  84.         try {   
    85. 
  
  
  
  85.             HelloWorldServer server = new HelloWorldServer(port);   
    86. 
  
  
  
  86.             System.out.println("listening on " + port);   
    87. 
  
  
  
  87.                
    88. 
  
  
  
  88.             server.listen();   
    89. 
  
  
  
  89.                
    90. 
  
  
  
  90.         } catch (IOException e) {   
    91. 
  
  
  
  91.             e.printStackTrace();   
    92. 
  
  
  
  92.         }   
    93. 
  
  
  
  93.     }   
    94. 
  
  
  
  94. }  
    95.

2）client端代码

 
 
 
    
  
  
  
  1. public class HelloWorldClient {   
    2. 
  
  
  
  2.  
    3. 
  
  
  
  3.     static int SIZE = 10;   
    4. 
  
  
  
  4.     static InetSocketAddress ip = new InetSocketAddress("localhost", 8888);   
    5. 
  
  
  
  5.     static CharsetEncoder encoder = Charset.forName("GB2312").newEncoder();   
    6. 
  
  
  
  6.  
    7. 
  
  
  
  7.     static class Message implements Runnable {   
    8. 
  
  
  
  8.         protected String name;   
    9. 
  
  
  
  9.         String msg = "";   
    10. 
  
  
  
  10.  
    11. 
  
  
  
  11.         public Message(String index) {   
    12. 
  
  
  
  12.             this.name = index;   
    13. 
  
  
  
  13.         }   
    14. 
  
  
  
  14.  
    15. 
  
  
  
  15.         public void run() {   
    16. 
  
  
  
  16.             try {   
    17. 
  
  
  
  17.                 long start = System.currentTimeMillis();   
    18. 
  
  
  
  18.                 //打开Socket通道   
    19. 
  
  
  
  19.                 SocketChannel client = SocketChannel.open();   
    20. 
  
  
  
  20.                 //设置为非阻塞模式   
    21. 
  
  
  
  21.                 client.configureBlocking(false);   
    22. 
  
  
  
  22.                 //打开选择器   
    23. 
  
  
  
  23.                 Selector selector = Selector.open();   
    24. 
  
  
  
  24.                 //注册连接服务端socket动作   
    25. 
  
  
  
  25.                 client.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);   
    26. 
  
  
  
  26.                 //连接   
    27. 
  
  
  
  27.                 client.connect(ip);   
    28. 
  
  
  
  28.                 //分配内存   
    29. 
  
  
  
  29.                 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(8 * 1024);   
    30. 
  
  
  
  30.                 int total = 0;   
    31. 
  
  
  
  31.  
    32. 
  
  
  
  32.                 _FOR: for (;;) {   
    33. 
  
  
  
  33.                     selector.select();   
    34. 
  
  
  
  34.                     Iterator iter = selector.selectedKeys().iterator();   
    35. 
  
  
  
  35.  
    36. 
  
  
  
  36.                     while (iter.hasNext()) {   
    37. 
  
  
  
  37.                         SelectionKey key = (SelectionKey) iter.next();   
    38. 
  
  
  
  38.                         iter.remove();   
    39. 
  
  
  
  39.                         if (key.isConnectable()) {   
    40. 
  
  
  
  40.                             SocketChannel channel = (SocketChannel) key   
    41. 
  
  
  
  41.                                     .channel();   
    42. 
  
  
  
  42.                             if (channel.isConnectionPending())   
    43. 
  
  
  
  43.                                 channel.finishConnect();   
    44. 
  
  
  
  44.                             channel   
    45. 
  
  
  
  45.                                     .write(encoder   
    46. 
  
  
  
  46.                                             .encode(CharBuffer.wrap(name)));   
    47. 
  
  
  
  47.  
    48. 
  
  
  
  48.                             channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);   
    49. 
  
  
  
  49.                         } else if (key.isReadable()) {   
    50. 
  
  
  
  50.                             SocketChannel channel = (SocketChannel) key   
    51. 
  
  
  
  51.                                     .channel();   
    52. 
  
  
  
  52.                             int count = channel.read(buffer);   
    53. 
  
  
  
  53.                             if (count > 0) {   
    54. 
  
  
  
  54.                                 total += count;   
    55. 
  
  
  
  55.                                 buffer.flip();   
    56. 
  
  
  
  56.  
    57. 
  
  
  
  57.                                 while (buffer.remaining() > 0) {   
    58. 
  
  
  
  58.                                     byte b = buffer.get();   
    59. 
  
  
  
  59.                                     msg += (char) b;   
    60. 
  
  
  
  60.                                        
    61. 
  
  
  
  61.                                 }   
    62. 
  
  
  
  62.  
    63. 
  
  
  
  63.                                 buffer.clear();   
    64. 
  
  
  
  64.                             } else {   
    65. 
  
  
  
  65.                                 client.close();   
    66. 
  
  
  
  66.                                 break _FOR;   
    67. 
  
  
  
  67.                             }   
    68. 
  
  
  
  68.                         }   
    69. 
  
  
  
  69.                     }   
    70. 
  
  
  
  70.                 }   
    71. 
  
  
  
  71.                 double last = (System.currentTimeMillis() - start) * 1.0 / 1000;   
    72. 
  
  
  
  72.                 System.out.println(msg + "used time :" + last + "s.");   
    73. 
  
  
  
  73.                 msg = "";   
    74. 
  
  
  
  74.             } catch (IOException e) {   
    75. 
  
  
  
  75.                 e.printStackTrace();   
    76. 
  
  
  
  76.             }   
    77. 
  
  
  
  77.         }   
    78. 
  
  
  
  78.     }   
    79. 
  
  
  
  79.  
    80. 
  
  
  
  80.     public static void main(String[] args) throws IOException {   
    81. 
  
  
  
  81.        
    82. 
  
  
  
  82.         String names[] = new String[SIZE];   
    83. 
  
  
  
  83.  
    84. 
  
  
  
  84.         for (int index = 0; index < SIZE; index++) {   
    85. 
  
  
  
  85.             names[index] = "jeff[" + index + "]";   
    86. 
  
  
  
  86.             new Thread(new Message(names[index])).start();   
    87. 
  
  
  
  87.         }   
    88. 
  
  
  
  88.        
    89. 
  
  
  
  89.     }   
    90. 
  
  
  
  90. }  
    91.

原文链接：http://itemdetail.iteye.com/blog/787149

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