Java?NIO通信基礎示例詳解

更新時間：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，祝大家多多進步，早日升職加薪

Java NIO 通信基礎介紹

高性能的 Java 通信，絕對離不開 Java NIO 技術，現在主流的技術框架或中間件服務器，都使用了 Java NIO 技術，譬如：Tomcat、Jetty、Netty。

Java NIO 由以下三個核心組件組成：

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

NIO 和 OIO 的對比

在 Java 中，NIO 和 OIO 的區(qū)別，主要體現在三個方面：

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流中讀取一個或多個字節(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。讀取和寫入，只需要從通道中讀取數據到緩沖區(qū)中，或將數據從緩沖區(qū)中寫入到通道中。NIO 不像 OIO 那樣是順序操作，可以隨意地讀取 Buffer 中任意位置的數據。
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，我們調用一個 read 方法讀取一個文件的內容，那么調用 read 的線程會被阻塞住，直到 read 操作完成。而在 NIO 的非阻塞模式中，當我們調用 read 方法時，如果此時有數據，則 read 讀取數據并返回；如果此時沒有數據，則 read 直接返回，而不會阻塞當前線程。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用技術。
OIO 沒有選擇器（Selector）概念，而 NIO 有選擇器的概念。 NIO 的實現，是基于底層的選擇器的系統(tǒng)調用。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 完成文件復制的實踐案例

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)數為：" + outLenth);
                }
                buffer.clear();
            }
            //強制刷新磁盤
            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 數據包通道發(fā)送數據的實踐案例

功能：

獲取用戶的輸入數據，通過 DatagramChannel 數據報通道，將數據發(fā)送到遠程的服務器。

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();
    }
}

服務端代碼：

public class Server {
    //服務端接收 用戶發(fā)來的信息
    public void receive() throws IOException {
        DatagramChannel serverChannel = DatagramChannel.open();
        //設置成非阻塞模式
        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 實現 Discard 服務器的實踐案例

功能：

僅僅讀取客戶端通道的輸入數據，讀取完成后直接關閉客戶端通道；并且讀取到的數據直接拋棄掉

Discard 服務器代碼：

public class SocketServerDemo {
    public void receive() throws IOException {
        //創(chuàng)建服務器的通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        //設置為非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //開啟選擇器
        Selector selector = Selector.open();
        //綁定鏈接
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));
        //將通道的某個IO事件  注冊到選擇器上
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        //輪詢所有就緒的IO事件
        while (selector.select() > 0) {
            //逐個獲取IO事件
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            //逐個判斷該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();
                    //將客戶端的鏈接設置為非阻塞模式
                    clientSocket.configureBlocking(false);
                    //將新的通道的可讀事件，注冊到選擇器上
                    clientSocket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (next.isReadable()) {
                    //若IO事件為“可讀事件”，讀取數據
                    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);
        //如果沒有連接完成 就一直鏈接
        while (!clientSocket.finishConnect()){
        }
        //執(zhí)行到這里說明已經連接完成了
        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 編程大致的特點如下：

（1）在 NIO 中，服務器接收新連接的工作，是異步進行的。不像 Java 的 OIO 那樣，服務器監(jiān)聽連接，是同步的、阻塞的。NIO 可以通過選擇器（也可以說成：多路復用器），后續(xù)不斷地輪詢選擇器的選擇鍵集合，選擇新到來的連接。

（2）在 NIO 中，SocketChannel 傳輸通道的讀寫操作都是異步的。如果沒有可讀寫的數據，負責 IO 通信的線程不會同步等待。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，等待所負責的連接可用為止。

（3）在 NIO 中，一個選擇器線程可以同時處理成千上萬個客戶端連接，性能不會隨著客戶端的增加而線性下降。

以上就是Java NIO通信基礎示例詳解的詳細內容，更多關于Java NIO通信基礎的資料請關注腳本之家其它相關文章！

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