javaNIO 學習筆記（四）

Java NIO Selector

selector(選擇器)作爲 Java NIO的一個組件，它可以檢查一個或多個Java NIO通道實例，並確定哪些通道可以讀取或寫入。通過這種方式，一個線程可以管理多個通道，從而實現多個網絡連接。因爲是單線程處理多個通道的信息，因此用於處理通道數據的線程數就會減少，這樣就可以節省下線程之間切換的時間成本。

開啓selector

selector.open()

註冊selector

channel.register()

將監聽器register到非阻塞channel,並指定監聽的事件，並得到一個SelectionKey實例。

通道必須處於非阻塞模式才能與選擇器一起使用。這意味着你不能使用FileChannel的選擇器，因爲FileChannel的不能切換到非阻塞模式。

監聽一般有四個事件
這四個事件由四個SelectionKey常量表示:
SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT：就是就緒
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE
如果想監聽多個事件可以按照如下方式寫：
int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

SelectionKey

一些常見方法

//返回SelectionKey的attachment，attachment可以在註冊channel的時候指定。
SelectionKey.attachment(object);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

// 返回該SelectionKey對應的channel。
SelectionKey.channel(); 
// 返回該SelectionKey對應的Selector。
SelectionKey.selector(); 
//返回代表需要Selector監控的IO操作的bit mask
SelectionKey.interestOps(); 
// 返回一個bit mask，代表在相應channel上可以進行的IO操作。
SelectionKey.readyOps(); 

// 創建ready集合的方法
int readySet = selectionKey.readyOps();
//檢查這些操作是否就緒的方法
SelectionKey.isAcceptable();//是否可讀，是返回 true
boolean isWritable()：//是否可寫，是返回 true
boolean isConnectable()：//是否可連接，是返回 true
boolean isAcceptable()：//是否可接收，是返回 true

// ---  判斷Selector是否對Channel的某種事件感興趣 ---
int interestSet = selectionKey.interestOps(); 
boolean isInterestedInAccept = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;    

Channel channel = key.channel();
Selector selector = key.selector();

select()方法：返回值表示有多少通道已經就緒，一旦調用select()方法，並且返回值不爲0時，則可以通過調用Selector的selectedKeys()方法來訪問已選擇鍵集合。

int select()：阻塞到至少有一個通道在你註冊的事件上就緒了。
int select(long timeout)：和select()一樣，但最長阻塞時間爲timeout毫秒。
int selectNow()：非阻塞，只要有通道就緒就立刻返回。

選擇器執行選擇的過程，系統底層會依次詢問每個通道是否已經就緒，這個過程可能會造成調用線程進入阻塞狀態,那麼我們有以下三種方式可以喚醒在select（）方法中阻塞的線程。

wakeup()方法：通過調用Selector對象的wakeup（）方法讓處在阻塞狀態的select()方法立刻返回該方法使得選擇器上的第一個還沒有返回的選擇操作立即返回。如果當前沒有進行中的選擇操作，那麼下一次對select()方法的一次調用將立即返回。
close()方法：通過close()方法關閉Selector該方法使得任何一個在選擇操作中阻塞的線程都被喚醒（類似wakeup())，同時使得註冊到該Selector的所有Channel被註銷，所有的鍵將被取消，但是Channel本身並不會關閉。

下面的代碼是參考文檔中對應給出的。

package jniolearn.selector;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @Author: jimmy
 * @Date: 2020/6/15 22:15
 * @Description:
 */
public class SelectorPrc {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
        // 設置爲非則色
        ssc.configureBlocking(false);
        // 開啓一個選擇器
        Selector selector = Selector.open();
        // 註冊選擇器和監聽的事件
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while(true) {
            int readyNum = selector.select();
            if (readyNum == 0) {
                continue;
            }

            Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();

            while(it.hasNext()) {
                SelectionKey key = it.next();

                if(key.isAcceptable()) {
                    // 接受連接
                } else if (key.isReadable()) {
                    // 通道可讀
                } else if (key.isWritable()) {
                    // 通道可寫
                }
				// keyIterator.remove()調用。選擇器不會從所選鍵集本身移除SelectionKey實例。處理完通道時，必須這樣做。下次通道變爲“ready”時，選擇器將再次將其添加到選中的鍵集。
                it.remove();
            }
        }

    }
}

Java NIO Pipe

pipe的意思是管道，那麼前面幾篇學習中我說channel也可以理解爲管道是錯誤的，這裏更正下，channel應該理解爲通道，防止概念混亂。

管道單項連接2給線程的。管道具有源通道和接收通道。將數據寫入接收通道。然後可以從源通道讀取該數據。

package jniolearn.channel;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Pipe;

/**
 * @Author: jimmy
 * @Date: 2020/6/15 23:44
 * @Description:
 */
public class NioPipe {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        // 開啓pipe
        Pipe pipe = Pipe.open();
        // 接受通道開啓
        Pipe.SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
        // 準備數據
        String newData = "jimmy pipe" ;

        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(48);
        buf.clear();
        buf.put(newData.getBytes());
        buf.flip();
        // 寫入數據
        while(buf.hasRemaining()) {
            sinkChannel.write(buf);
        }

        // 接受數據
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
        Pipe.SourceChannel sourceChannel = pipe.source();
        int len = sourceChannel.read(buffer);
        buffer.flip();
        System.out.println(new String(buffer.array(), 0, len));

        // 4. 關閉管道
        sinkChannel.close();
        sourceChannel.close();
    }
}

Java NIO Path

JDK7新增Path接口，Paths工具類，Files工具類。這些接口和工具類對NIO中的功能進行了高度封裝，大大簡化了文件系統的IO編程。

分別位於java.nio.file、java.nio.channels包下

Path

Path接口表示的是一個與平臺無關的路徑（文件和目錄都用Path表示）。

Path類中包含了常用的操作路徑的方法，

getRoot()　　-Path對象的跟路徑
toAbsolutePath() -Path對象的絕對路徑
getNameCount() -Path對象裏包含的路徑數量

Path path = Paths.get("c:\\data\\myfile.txt");

在Unix系統(Linux, MacOS, FreeBSD等)上，上面的絕對路徑看起來像這樣:

Path = Paths.get("/home/jakobjenkov/myfile.txt");

Path接口的normalize()方法可以規範化路徑

String originalPath =
        "d:\\data\\projects\\a-project\\..\\another-project";

Path path1 = Paths.get(originalPath);
System.out.println("path1 = " + path1);

Path path2 = path1.normalize();
System.out.println("path2 = " + path2);

// 規範化路徑不包含a-project\..部分，因爲這是多餘的。被刪除的部分沒有添加到最終的絕對路徑。
path1 = d:\data\projects\a-project\..\another-project
path2 = d:\data\projects\another-project
    
    
p1.toFile();

Paths工具類

Paths工具類包含了兩個返回Path對象的靜態方法。

static Path get(URI uri) 直接通過路徑返回Path對象
static Path get(String first, String…more)通過給出的String字符串組裝成一個Path對象

package jniolearn;

import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;

/**
 * @Author: jimmy
 * @Date: 2020/6/16 00:10
 * @Description:
 */
public class PathPrc {
    public static void main(String[] args) {
        //在傳統java.io中， 文件和目錄都被抽象成File對象， 即 File file = new File(".");
        //NIO.2中則引入接口Path代表與平臺無關的路徑，文件和目錄都用Path對象表示
        //通過路徑工具類Paths返回一個路徑對象Path
        Path path = Paths.get(".");
        System.out.println("path裏包含的路徑數量：" + path.getNameCount());
        System.out.println("path的根路徑： "+path.getRoot());
        //path的絕對路徑
        //對比傳統java.io, 取絕對路徑 file.getAbsoluteFile()
        Path absolutePath = path.toAbsolutePath();
        System.out.println("path的絕對路徑：");
        System.out.println(absolutePath);
        System.out.println("absolutePath的根路徑： "+absolutePath.getRoot());
        System.out.println("absolutePath裏包含的路徑數量：" + absolutePath.getNameCount());
        System.out.println(absolutePath.getName(3));
        //以多個String來構建path -》 java.lang.IllegalArgumentException，路徑不存在會報錯
        Path path2 = Paths.get("D:\", "myProject" , "ThreadNotes");
        System.out.println(path2);
    }
}

下一篇學習file和異步Channel。

javaNIO 學習筆記（四）

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Java NIO Selector

開啓selector

註冊selector

Java NIO Pipe

Java NIO Path

Path

Paths工具類

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javaNIO 學習筆記（五）

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