nio原理学习
nio简介
nio 是New IO 的简称，在jdk1.4 里提供的新api 。Sun 官方标榜的特性如下： 为所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持。字符集编码解码解决方案。 Channel ：一个新的原始I/O 抽象。 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。 提供多路(non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络I/O 。
传统的I/O
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使用传统的I/O程序读取文件内容, 并写入到另一个文件(或Socket), 如下程序:
File.read(fileDesc, buf, len);Socket.send(socket, buf, len);
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会有较大的性能开销, 主要表现在一下两方面:
上下文切换(context switch), 此处有4次用户态和内核态的切换
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Buffer内存开销, 一个是应用程序buffer, 另一个是系统读取buffer以及socket buffer其运行示意图如下
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- 先将文件内容从磁盘中拷贝到操作系统buffer
- 再从操作系统buffer拷贝到程序应用buffer
- 从程序buffer拷贝到socket buffer
- 从socket buffer拷贝到协议引擎.
NIO
NIO技术省去了将操作系统的read buffer拷贝到程序的buffer, 以及从程序buffer拷贝到socket buffer的步骤, 直接将 read buffer 拷贝到 socket buffer. java 的
FileChannel.transferTo()方法就是这样的实现, 这个实现是依赖于操作系统底层的sendFile()实现的.-
publicvoid transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target);他的底层调用的是系统调用sendFile()方法
sendfile(int out_fd, int in_fd, off_t *offset, size_t count);如下图
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传统socket和socket nio代码
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传统socket
server
public static void main(String args[]) throws Exception { // 监听端口 ServerSocket server_socket = new ServerSocket(2000); System.out.println("等待，端口为：" + server_socket.getLocalPort()); while (true) { // 阻塞接受消息 Socket socket = server_socket.accept(); // 打印链接信息 System.out.println("新连接： " + socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort()); // 从socket中获取流 DataInputStream input = new DataInputStream(socket.getInputStream()); // 接收数据 byte[] byteArray = new byte[4096]; while (true) { int nread = input.read(byteArray, 0, 4096); System.out.println(new String(byteArray, "UTF-8")); if (-1 == nread) { break; } } socket.close(); System.out.println("Connection closed by client"); } }client
public static void main(String[] args) throws Exception { long start = System.currentTimeMillis(); // 创建socket链接 Socket socket = new Socket("localhost", 2000); System.out.println("Connected with server " + socket.getInetAddress() + ":" + socket.getPort()); // 读取文件 FileInputStream inputStream = new FileInputStream("C:/sss.txt"); // 输出文件 DataOutputStream output = new DataOutputStream(socket.getOutputStream()); // 缓冲区4096K byte[] b = new byte[4096]; // 传输长度 long read = 0, total = 0; // 读取文件，写到socketio中 while ((read = inputStream.read(b)) >= 0) { total = total + read; output.write(b); } // 关闭 output.close(); socket.close(); inputStream.close(); // 打印时间 System.out.println("bytes send--" + total + " and totaltime--" + (System.currentTimeMillis() - start)); }
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socket nio 代码
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server
public static void main(String[] args) throws IOException { // 创建socket channel ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); ServerSocket ss = serverSocketChannel.socket(); ss.setReuseAddress(true);// 地址重用 ss.bind(new InetSocketAddress("localhost", 9026));// 绑定地址 System.out.println("监听端口 : " + new InetSocketAddress("localhost", 9026).toString()); // 分配一个新的字节缓冲区 ByteBuffer dst = ByteBuffer.allocate(4096); // 读取数据 while (true) { SocketChannel channle = serverSocketChannel.accept();// 接收数据 System.out.println("Accepted : " + channle); channle.configureBlocking(true);// 设置阻塞，接不到就停 int nread = 0; while (nread != -1) { try { nread = channle.read(dst);// 往缓冲区里读 byte[] array = dst.array();//将数据转换为array //打印 String string = new String(array, 0, dst.position()); System.out.print(string); dst.clear(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); nread = -1; } } } }
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client
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public static void main(String[] args) throws IOException { long start = System.currentTimeMillis(); // 打开socket的nio管道 SocketChannel sc = SocketChannel.open(); sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 9026));// 绑定相应的ip和端口 sc.configureBlocking(true);// 设置阻塞 // 将文件放到channel中 FileChannel fc = new FileInputStream("C:/sss.txt").getChannel();// 打开文件管道 //做好标记量 long size = fc.size(); int pos = 0; int offset = 4096; long curnset = 0; long counts = 0; //循环写 while (pos<size) { curnset = fc.transferTo(pos, 4096, sc);// 把文件直接读取到socket chanel中，返回文件大小 pos+=offset; counts+=curnset; } //关闭 fc.close(); sc.close(); //打印传输字节数 System.out.println(counts); // 打印时间 System.out.println("bytes send--" + counts + " and totaltime--" + (System.currentTimeMillis() - start)); }
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