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Java?BOI與NIO超詳細實例精講

 更新時間:2022年11月11日 10:15:23   作者:頑石九變  
在Java的軟件設(shè)計開發(fā)中,通信架構(gòu)是不可避免的,我們在進行不同系統(tǒng)或者不同進程之間的數(shù)據(jù)交互,或者在高并發(fā)下的通信場景下都需要用到網(wǎng)絡(luò)通信相關(guān)的技術(shù),對于一些經(jīng)驗豐富的程序員來說,Java早期的網(wǎng)絡(luò)通信架構(gòu)存在一些缺陷,這篇文章介紹Java?BOI與NIO

Java BIO

阻塞IO,每個客戶端鏈接都需要一個獨立的線程處理,客戶端鏈接沒關(guān)閉時,線程鏈接處于阻塞狀態(tài),直到客戶端鏈接關(guān)閉

如果客戶端鏈接沒有讀取到數(shù)據(jù),鏈接就會一直阻塞住,造成資源浪費

示例代碼

開發(fā)一個ServerSocket服務(wù)端,通過telnet鏈接發(fā)送信息

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class BIOServerTest {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8888);
        System.out.println("服務(wù)端啟動");
        while (true) {
            System.out.println("等待鏈接...");
            Socket socket = serverSocket.accept();
            pool.execute(() -> {
                handler(socket);
            });
        }
    }
    private static void handler(Socket socket) {
        try {
            System.out.println("有一個客戶端接入:" + Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通過socket 獲取輸入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            //循環(huán)讀取客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)
            while (true) {
                System.out.println("等待讀取數(shù)據(jù)...");
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    //輸出客戶端讀取的數(shù)據(jù)
                    System.out.println("線程信息:" + Thread.currentThread().getName());
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));
                } else {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("關(guān)閉client鏈接:" + Thread.currentThread().getName());
            try {
                socket.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

通過telnet鏈接兩個客戶端,分別發(fā)送請求

從控制臺打印信息可以看出每一個鏈接對應(yīng)的線程都是獨立的

等待鏈接...
有一個客戶端接入:pool-1-thread-1
等待讀取數(shù)據(jù)...
線程信息:pool-1-thread-1
aaa
等待讀取數(shù)據(jù)...
線程信息:pool-1-thread-1
bbb
等待讀取數(shù)據(jù)...
等待鏈接...
有一個客戶端接入:pool-1-thread-2
等待讀取數(shù)據(jù)...
線程信息:pool-1-thread-2
ccc
等待讀取數(shù)據(jù)...
線程信息:pool-1-thread-2
ddd
等待讀取數(shù)據(jù)...

Java NIO

非阻塞IO,通過Selector和Channel,實現(xiàn)一個線程維護多個鏈接

NIO有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(緩沖區(qū)),Selector(選擇器)

NOI是面向緩沖區(qū)編程的,數(shù)據(jù)讀取到一個它稍后處理的緩沖區(qū),需要時可在緩沖區(qū)中前后移動,增加的處理過程的靈活性,使用它可以提供非阻塞式的高伸縮性網(wǎng)絡(luò)

NIO是通過事件驅(qū)動編程的,Selector會根據(jù)不同的事件,在各個通道上切換

Channel同時支持讀寫雙向處理

Selector能夠監(jiān)測到多個注冊的通到是否有事件發(fā)生,這樣就可以只用一個線程去管理多個通道,也就是管理多個鏈接和請求。

只有在鏈接真正有讀寫事件發(fā)生時,才會進行讀寫,大大減少了系統(tǒng)開銷,并且不必為每個鏈接創(chuàng)建一個線程

代碼解讀

  • 當(dāng)客戶端鏈接時,會通過ServerSocketChannel得到SocketChannel
  • 將SocketChannel注冊到Selector上,一個selector上可以注冊多個SocketChannel
  • 通過socketChannel.register()方法注冊
  • 注冊后返回一個SelectionKey,會和該Selector關(guān)聯(lián)
  • Selector監(jiān)聽select方法,返回有事件發(fā)生的通道的個數(shù)
  • 進一步得到有事件發(fā)生的各個SelectionKey,通過SelectionKey反向獲取SocketChannel
  • 通過得到的channel完成業(yè)務(wù)處理

1)服務(wù)端代碼

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(7000);
        serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        Selector selector = Selector.open();
        //注冊客戶端鏈接事件到selector
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            int select = selector.select(1000L);
            if (select == 0) {
                System.out.println("等待1秒,沒有事件發(fā)生");
                continue;
            }
            //監(jiān)聽到相關(guān)事件發(fā)生,讀取SelectionKey集合,遍歷處理所有事件
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (keyIterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = keyIterator.next();
                if (key.isAcceptable()) {
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    System.out.println("客戶端鏈接成功,生成一個sockeChannel " + socketChannel.hashCode());
                    //將socketChannel設(shè)置為非阻塞
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    //注冊內(nèi)容讀取事件到selector,同時關(guān)聯(lián)一個Buffer
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
                }
                if (key.isReadable()) {
                    SocketChannel channel = null;
                    try {
                        channel = (SocketChannel) key.channel();
                        ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                        int read = channel.read(byteBuffer);
                        System.out.println("讀取到數(shù)據(jù): " + new String(byteBuffer.array(), 0, read));
                    } catch (Exception e) {
                        if (channel != null) {
                            channel.close();
                        }
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
                //手動從集合中移除當(dāng)前的SelectionKey,防止重復(fù)操作
                keyIterator.remove();
            }
        }
    }
}

2)客戶端代碼

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        socketChannel.configureBlocking(false);
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 7000);
        if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)){
            while (!socketChannel.finishConnect()){
                System.out.println("鏈接未完成,客戶端不會阻塞....");
            }
        }
        String str = "Hello,你好~~~";
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer);
        System.in.read();
    }
}

控制臺輸出

等待1秒,沒有事件發(fā)生
等待1秒,沒有事件發(fā)生
等待1秒,沒有事件發(fā)生
等待1秒,沒有事件發(fā)生
等待1秒,沒有事件發(fā)生
客戶端鏈接成功,生成一個sockeChannel 60559178
讀取到數(shù)據(jù): Hello,你好~~~
等待1秒,沒有事件發(fā)生

到此這篇關(guān)于Java BOI與NIO超詳細實例精講的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java BOI與NIO內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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