Java基础知识强化之IO流笔记72：NIO之 NIO核心组件（NIO使用代码示例）

1.Java NIO 由以下几个核心部分组成：

• Channels（通道）
• Buffers（缓冲区）
• Selectors（选择器）

虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件，Channel，Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件，如Pipe和FileLock，只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。

（1）Channel 和 Buffer

基本上，所有的 IO操作在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。这里有个图示：

Channel和Buffer有好几种类型。

下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现：

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

正如你所看到的，这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。

与这些类一起的有一些有趣的接口，但为简单起见，我尽量在概述中不提到它们。本教程其它章节与它们相关的地方我会进行解释。

以下是Java NIO里主要的Buffer实现：

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer

这些Buffer覆盖了你能通过IO发送的基本数据类型：byte, short, int, long, float, double 和 char。

Java NIO 还有个 MappedByteBuffer，用于表示内存映射文件， 我也不打算在概述中说明。

（2）Selector

　　Selector允许单线程处理多个 Channel。如果你的应用打开了多个连接（通道），但每个连接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如，在一个聊天服务器中。

这是在一个单线程中使用一个Selector处理3个Channel的图示：

要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新连接进来，数据接收等。

2. NIO使用代码示例：

java NIO服务端和客户端代码实现，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：

 package com.himi.demo2;

 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.util.Iterator;

 /**
  * NIO 服务端
  *
  * @author hebao
  */
 public class NIOServer {
     // 通道管理器
     private Selector selector;

     /**
      * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作
      *
      * @param port
      *            绑定的端口号
      * @throws IOException
      */
     public void initServer(int port) throws IOException {
         // 获得一个ServerSocket通道
         ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
         // 设置通道为非阻塞
         serverChannel.configureBlocking(false);
         // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
         serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
         // 获得一个通道管理器
         this.selector = Selector.open();
         // 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，
         // 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。
         serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
     }

     /**
      * 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
      *
      * @throws IOException
      */
     @SuppressWarnings("unchecked")
     public void listen() throws IOException {
         System.out.println("服务端启动成功！");
         // 轮询访问selector
         while (true) {
             // 当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞
             selector.select();
             // 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件
             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
             while (ite.hasNext()) {
                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
                 // 删除已选的key,以防重复处理
                 ite.remove();
                 // 客户端请求连接事件
                 if (key.isAcceptable()) {
                     ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
                     // 获得和客户端连接的通道
                     SocketChannel channel = server.accept();
                     // 设置成非阻塞
                     channel.configureBlocking(false);

                     // 在这里可以给客户端发送信息哦
                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes()));
                     // 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。
                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);

                     // 获得了可读的事件
                 } else if (key.isReadable()) {
                     read(key);
                 }

             }

         }
     }

     /**
      * 处理读取客户端发来的信息 的事件
      *
      * @param key
      * @throws IOException
      */
     public void read(SelectionKey key) throws IOException {
         // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
         // 创建读取的缓冲区
         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
         channel.read(buffer);
         byte[] data = buffer.array();
         String msg = new String(data).trim();
         System.out.println("服务端收到信息：" + msg);
         ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
         channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
     }

     /**
      * 启动服务端测试
      *
      * @throws IOException
      */
     public static void main(String[] args) throws IOException {
         NIOServer server = new NIOServer();
         server.initServer(8000);
         server.listen();
     }

 }

客户端：

 package com.himi.demo2;

 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;

 /**
  * NIO客户端
  *
  * @author hebao
  */
 public class NIOClient {
     // 通道管理器
     private Selector selector;

     /**
      * 获得一个Socket通道，并对该通道做一些初始化的工作
      *
      * @param ip
      *            连接的服务器的ip
      * @param port
      *            连接的服务器的端口号
      * @throws IOException
      */
     public void initClient(String ip, int port) throws IOException {
         // 获得一个Socket通道
         SocketChannel channel = SocketChannel.open();
         // 设置通道为非阻塞
         channel.configureBlocking(false);
         // 获得一个通道管理器
         this.selector = Selector.open();

         // 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
         // 用channel.finishConnect();才能完成连接
         channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port));
         // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。
         channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
     }

     /**
      * 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
      *
      * @throws IOException
      */
     @SuppressWarnings("unchecked")
     public void listen() throws IOException {
         // 轮询访问selector
         while (true) {
             selector.select();
             // 获得selector中选中的项的迭代器
             Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
             while (ite.hasNext()) {
                 SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
                 // 删除已选的key,以防重复处理
                 ite.remove();
                 // 连接事件发生
                 if (key.isConnectable()) {
                     SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                     // 如果正在连接，则完成连接
                     if (channel.isConnectionPending()) {
                         channel.finishConnect();

                     }
                     // 设置成非阻塞
                     channel.configureBlocking(false);

                     // 在这里可以给服务端发送信息哦
                     channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务端发送了一条信息").getBytes()));
                     // 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。
                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);

                     // 获得了可读的事件
                 } else if (key.isReadable()) {
                     read(key);
                 }

             }

         }
     }

     /**
      * 处理读取服务端发来的信息 的事件
      *
      * @param key
      * @throws IOException
      */
     public void read(SelectionKey key) throws IOException {
         // 和服务端的read方法一样
     }

     /**
      * 启动客户端测试
      *
      * @throws IOException
      */
     public static void main(String[] args) throws IOException {
         NIOClient client = new NIOClient();
         client.initClient("localhost", 8000);
         client.listen();
     }

 }