Java NIO Tutorial 地址:http://tutorials.jenkov.com/java-nio/index.html

Java NIO系列教程译文地址:http://ifeve.com/java-nio-all/

以下是我拜读过程中摘抄的部分内容,并且加了一些内容、笔记,姑且叫《快学Java NIO》,方便以后再翻阅学习

附上一个Java NIO实现的demo,多人网络聊天室

Java NIO 由以下几个核心部分组成:

  • Channels
  • Buffers
  • Selectors

基本上,所有的 IO 在NIO 中都从一个Channel 开始。Channel 有点像流。 数据可以从Channel读到Buffer中,也可以从Buffer 写到Channel中。

Channel

FileChannel 从文件中读写数据。

DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。

SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。

ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接,像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

下面是一个FileChannel的示例

public class FileChannelTest {
public static void main(String[] args) throws IOException {
RandomAccessFile aFile = new RandomAccessFile("data/nio-data.txt", "rw");
FileChannel inChannel = aFile.getChannel();
    
//涉及到的buffer的方法稍后解释
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buf);
while (bytesRead != -1) { //make buffer ready for read
buf.flip(); while (buf.hasRemaining()) {
System.out.print((char) buf.get());// read 1 byte at a time
}
buf.clear();//buf.compact();也可以
bytesRead = inChannel.read(buf);
}
aFile.close();
}
}

Buffer

为了理解Buffer的工作原理,需要熟悉它的三个属性:

  • capacity
  • position
  • limit

在写模式下,Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下,limit等于Buffer的capacity。

当切换Buffer到读模式时, limit表示你最多能读到多少数据。因此,当切换Buffer到读模式时,limit会被设置成写模式下的position值。换句话说,你能读到之前写入的所有数据(limit被设置成已写数据的数量,这个值在写模式下就是position)

clear方法就是让position设回0,limit与capacity相等。

  public final Buffer clear() {
position = 0;
limit = capacity;
mark = -1;
return this;
}

flip方法将Buffer从写模式切换到读模式。调用flip()方法会将position设回0,并将limit设置成之前position的值。

  public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}

compact()方法将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面。limit属性依然像clear()方法一样,设置成capacity。现在Buffer准备好写数据了,但是不会覆盖未读的数据。

  public ByteBuffer compact() {

        System.arraycopy(hb, ix(position()), hb, ix(0), remaining());
position(remaining());
limit(capacity());
discardMark();
return this; }

Scatter/Gather

scatter/gather用于描述从Channel中读取或者写入到Channel的操作

分散(scatter)从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中。因此,Channel将从Channel中读取的数据“分散(scatter)”到多个Buffer中。
聚集(gather)写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel,因此,Channel 将多个Buffer中的数据“聚集(gather)”后发送到Channel。

应用场景:例如传输一个由消息头和消息体组成的消息,你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中,这样你可以方便的处理消息头和消息体

Scattering Reads在移动下一个buffer前,必须填满当前的buffer,这也意味着它不适用于动态消息(译者注:消息大小不固定)。

ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024); ByteBuffer[] bufferArray = { header, body }; channel.read(bufferArray);
ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(128);
ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024); //write data into buffers ByteBuffer[] bufferArray = { header, body }; channel.write(bufferArray);

FileChannel的transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到FileChannel中,下面是一个简单的例子:

RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("data/fromFile.txt", "rw");
FileChannel fromChannel = fromFile.getChannel(); RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("data/toFile.txt", "rw");
FileChannel toChannel = toFile.getChannel(); long position = 0;
long count = fromChannel.size(); //toChannel.transferFrom(fromChannel, position, count);也可以
fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);

Selector

Selector(选择器)是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道,并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样,一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接,Selector能够处理多个通道。

Selector selector = Selector.open();
//FileChannel不能切换到非阻塞模式,所以这边不能使FileChannel
channel.configureBlocking(false);//与Selector一起使用时,Channel必须处于非阻塞模式下
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //除了注册读,还可以注册connect,accept,read,write事件
while(true) {
int readyChannels = selector.select(); //阻塞到至少有一个通道就绪,还有select(long timeout)超时就不阻塞,selectNow()不阻塞,没有就返回0,当然打断阻塞还有wakeUp()方法,可以用另外一个线程调用这个方法,操作同一个selector对象即可
if(readyChannels == 0) continue;
Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); //可以通过这个方法,知道可用通道的集合
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable()) {
// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
     //SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型,如ServerSocketChannel或SocketChannel等
} else if (key.isConnectable()) {
// a connection was established with a remote server.
} else if (key.isReadable()) {
// a channel is ready for reading
} else if (key.isWritable()) {
// a channel is ready for writing
}
  //Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时,Selector会再次将其放入已选择键集中。
keyIterator.remove();
}
}

现在能看到的情况是,一个请求过来,到Selector这边,selector从注册的通道中选择就绪的通道,然后找到具体的通道处理这个请求。

用一个selector线程来安排所有的channel!

当然为了并发,可以用多个selector,然后不同的channel来注册。这样就有了反向代理的感觉,selector就是反向代理服务器上的线程!

(以上是我个人对selector的理解,若理解有误,请指正)

Java NIO与IO

我应该何时使用IO,何时使用NIO呢?在本文中,我会尽量清晰地解析Java NIO和IO的差异、它们的使用场景,以及它们如何影响您的代码设计。

Java NIO与IO之间主要差别

IO                NIO
面向流 面向缓冲
阻塞IO 非阻塞IO
无 选择器

Java NIO的缓冲导向方法是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。NIO设计中多了buffer,传统IO如果要这个效果,需要自行定义操作buffer。

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。

Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器。

在IO设计中,我们从InputStream或 Reader逐字节读取数据。 readline()阻塞直到整行读完

NIO可让您只使用一个(或几个)单线程管理多个通道(网络连接或文件),但付出的代价是解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更复杂。

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。

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。

Java NIO: 单线程管理多个连接,如下图

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。

Java IO: 一个典型的IO服务器设计- 一个连接通过一个线程处理,如下图

至此,基本上Java NIO的大体轮廓已经明白了,鉴于篇幅不要太长,各个具体Channel的介绍移步:快学Java NIO续篇

  • FileChannel
  • SocketChannel
  • ServerSocketChannel
  • Java NIO DatagramChannel
  • Pipe

快学Java NIO的更多相关文章

  1. 快学Java NIO 续篇

    可以先看Java NIO的整体介绍,这篇接着说以下内容,<快学Java NIO>续篇 FileChannel SocketChannel ServerSocketChannel Java ...

  2. JAVA NIO之文件通道

    1.简介 通道是 Java NIO 的核心内容之一,在使用上,通道需和缓存类(ByteBuffer)配合完成读写等操作.与传统的流式 IO 中数据单向流动不同,通道中的数据可以双向流动.通道既可以读, ...

  3. 全面解读Java NIO工作原理(1)

    全面解读Java NIO工作原理(1) 2011-12-14 10:31 Rollen Holt Rollen Holt的博客 我要评论(0) 字号:T | T JDK 1.4 中引入的新输入输出 ( ...

  4. Java NIO 基础知识

    前言 前言部分是科普,读者可自行选择是否阅读这部分内容. 为什么我们需要关心 NIO?我想很多业务猿都会有这个疑问. 我在工作的前两年对这个问题也很不解,因为那个时候我认为自己已经非常熟悉 IO 操作 ...

  5. JAVA NIO之浅谈内存映射文件原理与DirectMemory

    JAVA类库中的NIO包相对于IO 包来说有一个新功能是内存映射文件,日常编程中并不是经常用到,但是在处理大文件时是比较理想的提高效率的手段.本文我主要想结合操作系统中(OS)相关方面的知识介绍一下原 ...

  6. 【aliyun】学java,看这里,不迷茫!1460道Java热门问题

    阿里极客公益活动: 或许你挑灯夜战只为一道难题 或许你百思不解只求一个答案 或许你绞尽脑汁只因一种未知 那么他们来了,阿里系技术专家来云栖问答为你解答技术难题了 他们用户自己手中的技术来帮助用户成长 ...

  7. 史上最强Java NIO入门:担心从入门到放弃的,请读这篇!

    本文原题“<NIO 入门>,作者为“Gregory M. Travis”,他是<JDK 1.4 Tutorial>等书籍的作者. 1.引言 Java NIO是Java 1.4版 ...

  8. JAVA NIO 内存映射(转载)

    原文地址:http://blog.csdn.net/fcbayernmunchen/article/details/8635427     Java类库中的NIO包相对于IO 包来说有一个新功能是内存 ...

  9. Java NIO使用及原理分析(1-4)(转)

    转载的原文章也找不到!从以下博客中找到http://blog.csdn.net/wuxianglong/article/details/6604817 转载自:李会军•宁静致远 最近由于工作关系要做一 ...

随机推荐

  1. html 中自动换行的实现方式

    1,<div type="word-wrap: break-word;word-break:break-all;"> </div> 2, <div t ...

  2. Installing Hadoop on Mac OSX Yosemite Tutorial Part 1.

    Installing Hadoop on Mac OSX Yosemite Tutorial Part 1. September 23, 2014 Marek 68 Comments Install ...

  3. UEP-标签

    这里的标签都是常用不好理解的: formatfunc="showFormatNumer" 显示数字在页面上 ockedcolumnnum="6" 几列是不动的 ...

  4. 论文笔记:AdaScale: Towards real-time video object detection using adaptive scalingAdaScale

    AdaScale: Towards real-time video object detection using adaptive scaling 2019-02-18 16:14:17 Paper: ...

  5. CSS3笔记4

    1.CSS3盒子模型 <!DOCTYPE html> <html lang="en"> <head> <meta charset=&quo ...

  6. Bacterial Melee CodeForces - 756D (dp去重)

    大意: 给定字符串, 每次可以任选一个字符$x$, 将$x$左侧或右侧也改为$x$, 求最终能得到多少种字符串. 首先可以观察到最终字符串将连续相同字符合并后一定是原字符串的子序列 并且可以观察到相同 ...

  7. django-xss攻击原理与防范

    一.跨站脚本攻击(XSS) XSS是一种经常出现在web应用中的计算机安全漏洞,它允许恶意web用户将代码植入到提供给其它用户使用的页面中.也属一种注入攻击,注入本质上就是把输入的数据变成可执行的程序 ...

  8. Spring MVC freemarker使用

    什么是 FreeMarker? FreeMarker 是一款 模板引擎: 即一种基于模板和要改变的数据, 并用来生成输出文本(HTML网页,电子邮件,配置文件,源代码等)的通用工具. 它不是面向最终用 ...

  9. html5标签 H5标签

    <!DOCTYPE html><html lang="en"><head><meta charset="UTF-8"& ...

  10. JavaScript函数及作用域

    知识内容: 1.JavaScript函数 2.JavaScript全局函数及特殊函数 3.JavaScript作用域 4.本节练习 参考资料:<JavaScript高级程序设计> 一.Ja ...