JAVA NIO编程入门(二)

一、回顾

上一篇文章 JAVA NIO编程入门(一)我们学习了NIO编程的基础知识,并通过一个小demo实战帮助了解NIO编程的channel,buffer等概念。本文会继续学习JAVA NIO编程,并通过一个小示例来帮助理解相关知识,通过本文你将可以学习到

  • buffer的聚集和分散(Scatter/Gather)
  • SocketChannel和ServerSocketChannel的使用
  • 选择器的使用

二、什么是聚集和分散(Scatter/Gather)

  • 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。

分散(Scatter)示意图

image

从通道填充buffer,必须填充完前一个buffer才会填充后面的buffer,这也意味着不能动态调整每个buffer的接受大小。

聚集(Gather)示意图

image

聚集和分散是相反的形式,从buffer写入数据到通道,只会写入buffer的positon位置到limit位置的内容,也就是意味着可以动态的写入内容到通道中。

三、选择器

什么是选择器

Selector(选择器)是Java NIO中能够检测多个NIO通道,并能够知道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,提高效率。

为什么要用选择器

使用了选择器就可以用一个线程管理多个channel,如果多个channel由多个线程管理,线程之前的切换是消耗资源的,而单个线程就避免了线程之间切换的消耗。

选择器常用方法

方法名 功能
register(Selector sel, int ops) 向选择器注册通道,并且可以选择注册指定的事件,目前事件分为4种;1.Connect,2.Accept,3.Read,4.Write,一个通道可以注册多个事件
select() 阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了
selectNow() 不会阻塞,不管什么通道就绪都立刻返回
select(long timeout) 和select()一样,除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)
selectedKeys() 一旦调用了select()方法,并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了,然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法,访问“已选择键集(selected key set)”中的就绪通道
wakeUp() 可以使调用select()阻塞的对象返回,不阻塞。
close() 用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector,且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。通道本身并不会关闭

四、实战

实战需求说明

编码客户端和服务端,服务端可以接受客户端的请求,并返回一个报文,客户端接受报文并解析输出。

服务端代码

 try {
            //创建一个服socket并打开
            ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
            //监听绑定8090端口
            serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8090));
            //设置为非阻塞模式
            serverSocketChannel.configureBlocking(false);
            while(true){
            //获取请求连接
                SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                if (socketChannel!=null){
                    ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                    socketChannel.read(buf1);
                    buf1.flip();
                    if(buf1.hasRemaining())
                        System.out.println(">>>服务端收到数据:"+new String(buf1.array()));
                    buf1.clear();
                //构造返回的报文,分为头部和主体,实际情况可以构造复杂的报文协议,这里只演示,不做特殊设计。
                    ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(6);
                    header.put("[head]".getBytes());
                    ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
                    body.put("i am body!".getBytes());
                    header.flip();
                    body.flip();
                    ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };
                    socketChannel.write(bufferArray);

                    socketChannel.close();
                }else{
                    Thread.sleep(1000);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

服务端selector(选择器版本)

 try {
            //打开选择器
            Selector selector = Selector.open();
            ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
            serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8090));
            serverSocketChannel.configureBlocking(false);
            //向通道注册选择器,并且注册接受事件
            serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
            while (true) {
                //获取已经准备好的通道数量
                int readyChannels = selector.selectNow();
                //如果没准备好,重试
                if (readyChannels == 0) continue;
                //获取准备好的通道中的事件集合
                Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
                while (keyIterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = (SelectionKey) keyIterator.next();
                    if (key.isAcceptable()) {
                        //在自己注册的事件中写业务逻辑,
                         //我这里注册的是accept事件,
                         //这部分逻辑和上面非选择器服务端代码一样。
                        ServerSocketChannel serverSocketChannel1 = (ServerSocketChannel) key.channel();
                        SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel1.accept();
                        ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                        socketChannel.read(buf1);
                        buf1.flip();
                        if (buf1.hasRemaining())
                            System.out.println(">>>服务端收到数据:" + new String(buf1.array()));
                        buf1.clear();

                        ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(6);
                        header.put("[head]".getBytes());
                        ByteBuffer body = ByteBuffer.allocate(1024);
                        body.put("i am body!".getBytes());
                        header.flip();
                        body.flip();
                        ByteBuffer[] bufferArray = {header, body};
                        socketChannel.write(bufferArray);

                        socketChannel.close();
                    } else if (key.isConnectable()) {
                    } else if (key.isReadable()) {
                    } else if (key.isWritable()) {

                    }
                    //注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。
                    //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();
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

客户端代码

 try {
            //打开socket连接,连接本地8090端口,也就是服务端
            SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8090));
            //请求服务端,发送请求
            ByteBuffer buf1 = ByteBuffer.allocate(1024);
            buf1.put("来着客户端的请求".getBytes());
            buf1.flip();
            if (buf1.hasRemaining())
                socketChannel.write(buf1);
            buf1.clear();
            //接受服务端的返回,构造接受缓冲区,我们定义头6个字节为头部,后续其他字节为主体内容。
            ByteBuffer header = ByteBuffer.allocate(6);
            ByteBuffer body   = ByteBuffer.allocate(1024);
            ByteBuffer[] bufferArray = { header, body };

            socketChannel.read(bufferArray);
            header.flip();
            body.flip();
            if (header.hasRemaining())
                System.out.println(">>>客户端接收头部数据:" + new String(header.array()));
            if (body.hasRemaining())
                System.out.println(">>>客户端接收body数据:" + new String(body.array()));
            header.clear();
            body.clear();


            socketChannel.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }

运行结果

服务端:

image

客户端:

image

这里给出了服务端代码的两个版本,一个是非选择器的版本,一个是选择器的版本。查看最后运行结果,发现客户端根据双方约定的协议格式,正确解析到了头部和body的内容,其实这也是聚集和分散最主要的作用和应用场景,在网络交互中,进行协议报文格式的定义和实现。后续学完NIO编程入门后我们最后进行总结性的实战,编写一个RPC的demo框架,实现分布式系统的远程调用,有兴趣的同学可以关注笔者和后续的文章。

参考

JAVA NIO

推荐阅读

Java锁之ReentrantLock(一)

Java锁之ReentrantLock(二)

Java锁之ReentrantReadWriteLock

JAVA NIO编程入门(一)

©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 205,386评论 6 479
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 87,939评论 2 381
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 151,851评论 0 341
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 54,953评论 1 278
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 63,971评论 5 369
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 48,784评论 1 283
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 38,126评论 3 399
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 36,765评论 0 258
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 43,148评论 1 300
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 35,744评论 2 323
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 37,858评论 1 333
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 33,479评论 4 322
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 39,080评论 3 307
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 30,053评论 0 19
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 31,278评论 1 260
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 45,245评论 2 352
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 42,590评论 2 343

推荐阅读更多精彩内容

  • 看到这副牌,瞬间想到的一个形象是像一个战士一样向前冲,而且对自己要冲向那里,要做到什么样的事情心里很清楚也很明白,...
    未央行者阅读 664评论 1 0
  • 我的前世,一定是一个罪人 恶贯满盈,无所不为 在别人的嘴里 我一定被谩骂了千百万遍 所以今生我要遭受的 是地狱的烈...
    素挲阅读 658评论 1 9
  • 马上就是我们结婚一周年的纪念日了,时间过得真快,从恋爱到结婚,我们一起走过了五年,时间很长,但我们依旧守在彼此身边...
    菇涼姓徐阅读 780评论 0 1