Java NIO原理和使用

Java　NIO非堵塞應用通常適用用在I/O讀寫等方面，我們知道，系統運行的性能瓶頸通常在I/O讀寫，包括對端口和文件的操作上，過去，在打開一個I/O通道後，read()將一直等待在端口一邊讀取字節內容，如果沒有內容進來，read()也是傻傻的等，這會影響我們程序繼續做其他事情，那麼改進做法就是開設線程，讓線程去等待，但是這樣做也是相當耗費資源的。 Java NIO非堵塞技術實際是採取Reactor模式，或者說是Observer模式爲我們監察I/O端口，如果有內容進來，會自動通知我們，這樣，我們就不必開啓多個線程死等，從外界看，實現了流暢的I/O讀寫，不堵塞了。 Java NIO出現不只是一個技術性能的提高，你會發現網絡上到處在介紹它，因爲它具有里程碑意義，從JDK1.4開始，Java開始提高性能相關的功能，從而使得Java在底層或者並行分佈式計算等操作上已經可以和C或Perl等語言並駕齊驅。 如果你至今還是在懷疑Java的性能，說明你的思想和觀念已經完全落伍了，Java一兩年就應該用新的名詞來定義。從JDK1.5開始又要提供關於線程、併發等新性能的支持，Java應用在遊戲等適時領域方面的機會已經成熟，Java在穩定自己中間件地位後，開始蠶食傳統C的領域。 本文主要簡單介紹NIO的基本原理，在下一篇文章中，將結合Reactor模式和著名線程大師Doug Lea的一篇文章深入討論。 NIO主要原理和適用。 NIO 有一個主要的類Selector,這個類似一個觀察者，只要我們把需要探知的socketchannel告訴Selector,我們接着做別的事情，當有事件發生時，他會通知我們，傳回一組SelectionKey,我們讀取這些Key,就會獲得我們剛剛註冊過的socketchannel,然後，我們從這個Channel中讀取數據，放心，包準能夠讀到，接着我們可以處理這些數據。 Selector內部原理實際是在做一個對所註冊的channel的輪詢訪問，不斷的輪詢(目前就這一個算法)，一旦輪詢到一個channel有所註冊的事情發生，比如數據來了，他就會站起來報告，交出一把鑰匙，讓我們通過這把鑰匙來讀取這個channel的內容。 瞭解了這個基本原理，我們結合代碼看看使用，在使用上，也在分兩個方向，一個是線程處理，一個是用非線程，後者比較簡單，看下面代碼： 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 NBTest { 　　/** Creates new NBTest */ 　　public NBTest() 　　{ 　　} 　　public void startServer() throws Exception 　　{ 　　int channels = 0; 　　int nKeys = 0; 　　int currentSelector = 0; 　　//使用Selector 　　Selector selector = Selector.open(); 　　//建立Channel 並綁定到9000端口 　　ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open(); 　　InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000); 　　ssc.socket().bind(address); 　　//使設定non-blocking的方式。 　　ssc.configureBlocking(false); 　　//向Selector註冊Channel及我們有興趣的事件 　　SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); 　　printKeyInfo(s); 　　while(true) //不斷的輪詢 　　{ 　　　　debug("NBTest: Starting select"); 　　　　//Selector通過select方法通知我們我們感興趣的事件發生了。 　　　　nKeys = selector.select(); 　　　　//如果有我們註冊的事情發生了，它的傳回值就會大於0 　　　　if(nKeys > 0) 　　　　{ 　　　　　　debug("NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys); 　　　　　　//Selector傳回一組SelectionKeys 　　　　　　//我們從這些key中的channel()方法中取得我們剛剛註冊的channel。 　　　　　　Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); 　　　　　　Iterator i = selectedKeys.iterator(); 　　　　　　while(i.hasNext()) 　　　　　　{ 　　　　　　 　 s = (SelectionKey) i.next(); 　　　　　　 　 printKeyInfo(s); 　　　　　　 　 debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size()); 　　　　　　 　 //一個key被處理完成後，就都被從就緒關鍵字（ready keys）列表中除去 　　　　　　 　 i.remove(); 　　　　　　 　 if(s.isAcceptable()) 　　　　　　 　 { 　　　　　　 　 　 // 從channel()中取得我們剛剛註冊的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("NBTest: Channel not acceptable"); 　　　　　　 　 } 　　　　　 } 　　　} 　　　else 　　　{ 　　　　　　debug("NBTest: 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[]) { 　 NBTest nbTest = new NBTest(); 　 try 　 { 　 　 nbTest.startServer(); 　 } 　 　 catch(Exception e) 　 { 　 　 e.printStackTrace(); 　 } } } 這是一個守候在端口9000的noblock server例子，如果我們編制一個客戶端程序，就可以對它進行互動操作，或者使用telnet 主機名　90000 可以鏈接上。 通過仔細閱讀這個例程，相信你已經大致瞭解NIO的原理和使用方法，下一篇，我們將使用多線程來處理這些數據，再搭建一個自己的Reactor模式。