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Java?NIO通信基礎(chǔ)示例詳解

更新時(shí)間：2023年10月27日 10:19:22 作者：田埂

這篇文章主要為大家介紹了Java?NIO通信基礎(chǔ)使用示例詳解，有需要的朋友可以借鑒參考下，希望能夠有所幫助，祝大家多多進(jìn)步，早日升職加薪

Java NIO 通信基礎(chǔ)介紹

高性能的 Java 通信，絕對(duì)離不開(kāi) Java NIO 技術(shù)，現(xiàn)在主流的技術(shù)框架或中間件服務(wù)器，都使用了 Java NIO 技術(shù)，譬如：Tomcat、Jetty、Netty。

Java NIO 由以下三個(gè)核心組件組成：

Channel（通道）
Buffer（緩沖區(qū)）
Selector（選擇器）

NIO 和 OIO 的對(duì)比

在 Java 中，NIO 和 OIO 的區(qū)別，主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：

OIO 是面向流（Stream Oriented）的，NIO 是面向緩沖區(qū)（Buffer Oriented）的。 何謂面向流，何謂面向緩沖區(qū)呢？ OIO 是面向字節(jié)流或字符流的，在一般的 OIO 操作中，我們以流式的方式順序地從一個(gè)流中讀取一個(gè)或多個(gè)字節(jié)，因此，我們不能隨意地改變讀取指針的位置。而在 NIO 操作中則不同，NIO 中引入了 Channel（通道）和 Buffer（緩沖區(qū)）的概念。讀取和寫(xiě)入，只需要從通道中讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)中，或?qū)?shù)據(jù)從緩沖區(qū)中寫(xiě)入到通道中。NIO 不像 OIO 那樣是順序操作，可以隨意地讀取 Buffer 中任意位置的數(shù)據(jù)。
OIO 的操作是阻塞的，而 NIO 的操作是非阻塞的。 NIO 如何做到非阻塞的呢？大家都知道，OIO 操作都是阻塞的，例如，我們調(diào)用一個(gè) read 方法讀取一個(gè)文件的內(nèi)容，那么調(diào)用 read 的線程會(huì)被阻塞住，直到 read 操作完成。而在 NIO 的非阻塞模式中，當(dāng)我們調(diào)用 read 方法時(shí)，如果此時(shí)有數(shù)據(jù)，則 read 讀取數(shù)據(jù)并返回；如果此時(shí)沒(méi)有數(shù)據(jù)，則 read 直接返回，而不會(huì)阻塞當(dāng)前線程。NIO 的非阻塞，是如何做到的呢？NIO 使用了通道和通道的多路復(fù)用技術(shù)。
OIO 沒(méi)有選擇器（Selector）概念，而 NIO 有選擇器的概念。 NIO 的實(shí)現(xiàn)，是基于底層的選擇器的系統(tǒng)調(diào)用。NIO 的選擇器，需要底層操作系統(tǒng)提供支持。而 OIO 不需要用到選擇器。

使用 FileChannel 完成文件復(fù)制的實(shí)踐案例

import java.io.*;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class MyCopyFile {
    private File inFile;
    private File outFile;
    private FileInputStream fis = null;
    private FileOutputStream fos = null;
    private FileChannel fisChannel = null;
    private FileChannel fosChannel = null;
    //復(fù)制文件
    public void copyFile(String srcPath, String destPath) throws IOException {
        try {
            inFile = new File(srcPath);
            outFile = new File(destPath);
            fis = new FileInputStream(inFile);
            fos = new FileOutputStream(outFile);
            fisChannel = fis.getChannel();
            fosChannel = fos.getChannel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int length = -1;
            while ((length = fisChannel.read(buffer)) != -1) {
                buffer.flip();
                int outLenth = 0;
                while ((outLenth = fosChannel.write(buffer)) != 0) {
                    System.out.println("讀取的字節(jié)數(shù)為：" + outLenth);
                }
                buffer.clear();
            }
            //強(qiáng)制刷新磁盤(pán)
            fosChannel.force(true);
        } catch (FileNotFoundException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            fosChannel.close();
            fos.close();
            fisChannel.close();
            fis.close();
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        MyCopyFiletest = new MyCopyFile();
        String s1 = "D:\\maze.txt";
        String s2 = "D:\\maze1.txt";
        MyCopyFile.copyFile(s1, s2);
    }
}

使用 DatagramChannel 數(shù)據(jù)包通道發(fā)送數(shù)據(jù)的實(shí)踐案例

功能：

獲取用戶的輸入數(shù)據(jù)，通過(guò) DatagramChannel 數(shù)據(jù)報(bào)通道，將數(shù)據(jù)發(fā)送到遠(yuǎn)程的服務(wù)器。

客戶端代碼：

public class Client {
    //Client發(fā)送信息
    public void send() throws IOException {
        DatagramChannel dChannel = DatagramChannel.open();
        dChannel.configureBlocking(false);
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
        Scanner sc = new Scanner(System.in);
        while (sc.hasNext()) {
            String s = sc.nextLine();
            buf.put(s.getBytes());
            buf.flip();
            dChannel.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));
            buf.clear();
        }
        dChannel.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Client().send();
    }
}

服務(wù)端代碼：

public class Server {
    //服務(wù)端接收 用戶發(fā)來(lái)的信息
    public void receive() throws IOException {
        DatagramChannel serverChannel = DatagramChannel.open();
        //設(shè)置成非阻塞模式
        serverChannel.configureBlocking(false);
        serverChannel.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));
        Selector selector = Selector.open();
        serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        while (selector.select() > 0) {
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey next = iterator.next();
                if (next.isReadable()) {
                    SocketAddress receive = serverChannel.receive(buffer);
                    buffer.flip();
                    String s = new String(buffer.array(), 0, buffer.limit());
                    System.out.println(s);
                    buffer.clear();
                }
            }
            iterator.remove();
        }
        //關(guān)閉選擇器和通道
        selector.close();
        serverChannel.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new Server().receive();
    }
}

使用 NIO 實(shí)現(xiàn) Discard 服務(wù)器的實(shí)踐案例

功能：

僅僅讀取客戶端通道的輸入數(shù)據(jù)，讀取完成后直接關(guān)閉客戶端通道；并且讀取到的數(shù)據(jù)直接拋棄掉

Discard 服務(wù)器代碼：

public class SocketServerDemo {
    public void receive() throws IOException {
        //創(chuàng)建服務(wù)器的通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        //設(shè)置為非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //開(kāi)啟選擇器
        Selector selector = Selector.open();
        //綁定鏈接
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));
        //將通道的某個(gè)IO事件  注冊(cè)到選擇器上
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        //輪詢所有就緒的IO事件
        while (selector.select() > 0) {
            //逐個(gè)獲取IO事件
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            //逐個(gè)判斷該IO事件是否為想要的
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey next = iterator.next();
                if (next.isAcceptable()) {
                    //如果為該事件為“連接就緒”事件，就獲取客戶端的鏈接
                    SocketChannel clientSocket = serverSocketChannel.accept();
                    //將客戶端的鏈接設(shè)置為非阻塞模式
                    clientSocket.configureBlocking(false);
                    //將新的通道的可讀事件，注冊(cè)到選擇器上
                    clientSocket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (next.isReadable()) {
                    //若IO事件為“可讀事件”，讀取數(shù)據(jù)
                    SocketChannel clientSocket = (SocketChannel) next.channel();
                    //創(chuàng)建緩沖區(qū)
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    int length = 0;
                    //讀取事件 讓后丟棄
                    while ((length = clientSocket.read(buffer)) > 0) {
                        buffer.flip();
                        String s = new String(buffer.array(), 0, length);
                        System.out.println(s);
                        buffer.clear();
                    }
                    clientSocket.close();
                }
                //移除選擇鍵
                iterator.remove();
            }
        }
        serverSocketChannel.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new SocketServerDemo().receive();
    }
}

客戶端的 DiscardClient 代碼：

public class SocketClientDemo {
    public void socketClient() throws IOException {
        SocketChannel clientSocket = SocketChannel.open(new InetSocketAddress(9999));
        //切換成非阻塞模式
        clientSocket.configureBlocking(false);
        //如果沒(méi)有連接完成 就一直鏈接
        while (!clientSocket.finishConnect()){
        }
        //執(zhí)行到這里說(shuō)明已經(jīng)連接完成了
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        buffer.put("Hello SocketService".getBytes());
        buffer.flip();
        clientSocket.write(buffer);
        clientSocket.shutdownInput();
        clientSocket.close();
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new SocketClientDemo().socketClient();
    }
}

與 Java OIO 相比，Java NIO 編程大致的特點(diǎn)如下：

（1）在 NIO 中，服務(wù)器接收新連接的工作，是異步進(jìn)行的。不像 Java 的 OIO 那樣，服務(wù)器監(jiān)聽(tīng)連接，是同步的、阻塞的。NIO 可以通過(guò)選擇器（也可以說(shuō)成：多路復(fù)用器），后續(xù)不斷地輪詢選擇器的選擇鍵集合，選擇新到來(lái)的連接。

（2）在 NIO 中，SocketChannel 傳輸通道的讀寫(xiě)操作都是異步的。如果沒(méi)有可讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)，負(fù)責(zé) IO 通信的線程不會(huì)同步等待。這樣，線程就可以處理其他連接的通道；不需要像 OIO 那樣，線程一直阻塞，等待所負(fù)責(zé)的連接可用為止。

（3）在 NIO 中，一個(gè)選擇器線程可以同時(shí)處理成千上萬(wàn)個(gè)客戶端連接，性能不會(huì)隨著客戶端的增加而線性下降。

以上就是Java NIO通信基礎(chǔ)示例詳解的詳細(xì)內(nèi)容，更多關(guān)于Java NIO通信基礎(chǔ)的資料請(qǐng)關(guān)注腳本之家其它相關(guān)文章！

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