简单的NIO事例

在做tomcat笔记时候提到了同步非阻塞和多路复用器，今天就记录一个小的Nio的demo。

NIO 和多路复用器

同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程可以处理多个请求(连接)，客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器selector上，多路复用 器轮询到连接有IO请求就进行处理。

	select	poll	epoll
操作方式	遍历	遍历	回调
底层实现	数组	链表	Hash表
IO效率	每次掉用都进行线性遍历，事件负责度为O(n)	每次掉用都进行线性遍历，事件负责度为O(n)	时间通知的方式，当IO时间准备就绪，调用回调函数，时间复杂度O(1)
最大连接	有上限	无上限	无上限


• channel 类似于流，每个 channel 对应一个 buffer缓冲区，buffer 底层就是个数组
• channel 会注册到 selector 上，由 selector 根据 channel 读写事件的发生将其交由某个空闲的线程处理
• selector 可以对应一个或多个线程
• NIO 的 Buffer 和 channel 都是既可以读也可以写

NioServer

public class NioServer {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个在本地端口进行监听的服务Socket通道.并设置为非阻塞方式
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        //必须配置为非阻塞才能往selector上注册，否则会报错，selector模式本身就是非阻塞模式
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));
        // 创建一个选择器selector
        Selector selector = Selector.open();
        // 把ServerSocketChannel注册到selector上，并且selector对客户端accept连接操作感兴趣
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            System.out.println("等待事件发生。。");
            // 轮询监听channel里的key，select是阻塞的，accept()也是阻塞的
            int select = selector.select();
            System.out.println("有事件发生了。。");
            // 有客户端请求，被轮询监听到
            Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
            while (it.hasNext()) {
                SelectionKey key = it.next();
                //删除本次已处理的key，防止下次select重复处理
                it.remove();
                handle(key);
            }
        }
    }

    private static void handle(SelectionKey key) throws IOException {
        if (key.isAcceptable()) {
            System.out.println("有客户端连接事件发生了。。");
            ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();

            //处理完连接请求不会继续等待客户端的数据发送
            SocketChannel sc = ssc.accept();
            sc.configureBlocking(false);
            //通过Selector监听Channel时对读事件感兴趣
            sc.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ);
        } else if (key.isReadable()) {
            System.out.println("有客户端数据可读事件发生了。。");
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            //NIO非阻塞体现:首先read方法不会阻塞，其次这种事件响应模型，当调用到read方法时肯定是发生了客户端发送数据的事件
            int len = sc.read(buffer);
            if (len != -1) {
                System.out.println("读取到客户端发送的数据:" + new String(buffer.array(), 0, len));
            }
            ByteBuffer bufferToWrite = ByteBuffer.wrap("HelloClient".getBytes());
            sc.write(bufferToWrite);
            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
        } else if (key.isWritable()) {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            System.out.println("write事件");
            // NIO事件触发是水平触发
            // 使用Java的NIO编程的时候，在没有数据可以往外写的时候要取消写事件，
            // 在有数据往外写的时候再注册写事件
            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
            sc.close();
        }
    }
}

1. 创建一个 ServerSocketChannel 和 Selector ，并将 ServerSocketChannel 注册到 Selector 上
2. selector 通过 select() 方法监听 channel 事件，当客户端连接时，selector 监听到连接事件， 获取到 ServerSocketChannel 注册时 绑定的 selectionKey
3. selectionKey 通过 channel() 方法可以获取绑定的 ServerSocketChannel
4. ServerSocketChannel 通过 accept() 方法得到 SocketChannel
5. 将 SocketChannel 注册到 Selector 上，关心 read 事件
6. 注册后返回一个 SelectionKey, 会和该 SocketChannel 关联
7. selector 继续通过 select() 方法监听事件，当客户端发送数据给服务端，selector 监听到read事件，获取到 SocketChannel 注册时 绑定的 selectionKey
8. selectionKey 通过 channel() 方法可以获取绑定的 socketChannel
9. 将 socketChannel 里的数据读取出来
10. 用 socketChannel 将服务端数据写回客户端

可以理解为，NIO模型的selector 就像一个大总管，负责监听各种IO事件，然后转交给后端线程去处理。selector负责轮训所有已注册的客户端，发现有事件发生了才转交给后端线程处理，后端线程不需要做任何阻塞等待，直接处理客户端事件的数据即可，处理完马上结束，或返回线程池供其他客户端事件继续使用。还 有就是 channel 的读写是非阻塞的

NioClient

public class NioClient {

    private Selector selector;

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        NioClient client = new NioClient();
        client.initClient("127.0.0.1", 9000);
        client.connect();
    }

    /**
     * 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
     */
    public void connect() throws IOException {
        // 轮询访问selector
        while (true) {
            selector.select();
            // 获得selector中选中的项的迭代器
            Iterator<SelectionKey> it = this.selector.selectedKeys().iterator();
            while (it.hasNext()) {
                SelectionKey key = (SelectionKey) it.next();
                // 删除已选的key,以防重复处理
                it.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
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("HelloServer".getBytes());
                    channel.write(buffer);
                    //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
        // 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(512);
        int len = channel.read(buffer);
        if (len != -1) {
            System.out.println("客户端收到信息:" + new String(buffer.array(), 0, len));
        }
    }

}