Java中的同步非阻塞IO模型詳解
介紹
IO模型中的,同步非阻塞IO模型,我們能夠知道,用戶(hù)線(xiàn)程一直發(fā)送請(qǐng)求,內(nèi)核一直都能都?jí)蚍祷?,直到內(nèi)核完成準(zhǔn)備數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)拷貝的工作。
并且返回成功的指示。在此過(guò)程中用戶(hù)線(xiàn)程不是阻塞的狀態(tài)
實(shí)現(xiàn)
使用java來(lái)實(shí)現(xiàn)同步非阻塞IO模型,即我們所說(shuō)的NIO的模型
客戶(hù)端實(shí)現(xiàn)
/**
* @author:triumphxx
* @Date:2021/11/12
* @Time:11:03 下午
* @微信公眾號(hào):北漂碼農(nóng)有話(huà)說(shuō)
* @網(wǎng)站:http://blog.triumphxx.com.cn
* @GitHub https://github.com/triumphxx
* @Desc: NIO編程模型客戶(hù)端
**/
public class NIOClient {
// 通道管理器(Selector)
private static Selector selector;
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 創(chuàng)建通道管理器(Selector)
selector = Selector.open();
// 創(chuàng)建通道SocketChannel
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
// 將通道設(shè)置為非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 客戶(hù)端連接服務(wù)器,其實(shí)方法執(zhí)行并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)連接,需要在handleConnect方法中調(diào)channel.finishConnect()才能完成連接
channel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 9090));
/**
* 將通道(Channel)注冊(cè)到通道管理器(Selector),并為該通道注冊(cè)selectionKey.OP_CONNECT
* 注冊(cè)該事件后,當(dāng)事件到達(dá)的時(shí)候,selector.select()會(huì)返回,
* 如果事件沒(méi)有到達(dá)selector.select()會(huì)一直阻塞。
*/
channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
// 循環(huán)處理
while (true) {
/*
* 選擇一組可以進(jìn)行I/O操作的事件,放在selector中,客戶(hù)端的該方法不會(huì)阻塞,
* selector的wakeup方法被調(diào)用,方法返回,而對(duì)于客戶(hù)端來(lái)說(shuō),通道一直是被選中的
* 這里和服務(wù)端的方法不一樣,查看api注釋可以知道,當(dāng)至少一個(gè)通道被選中時(shí)。
*/
selector.select();
// 獲取監(jiān)聽(tīng)事件
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
// 迭代處理
while (iterator.hasNext()) {
// 獲取事件
SelectionKey key = iterator.next();
// 移除事件,避免重復(fù)處理
iterator.remove();
// 檢查是否是一個(gè)就緒的已經(jīng)連接服務(wù)端成功事件
if (key.isConnectable()) {
handleConnect(key);
} else if (key.isReadable()) {// 檢查套接字是否已經(jīng)準(zhǔn)備好讀數(shù)據(jù)
handleRead(key);
}
}
}
}
/**
* 處理客戶(hù)端連接服務(wù)端成功事件
*/
private static void handleConnect(SelectionKey key) throws IOException {
// 獲取與服務(wù)端建立連接的通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
if (channel.isConnectionPending()) {
// channel.finishConnect()才能完成連接
channel.finishConnect();
}
channel.configureBlocking(false);
// 數(shù)據(jù)寫(xiě)入通道
String msg = "Hello Server!";
channel.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));
// 通道注冊(cè)到選擇器,并且這個(gè)通道只對(duì)讀事件感興趣
channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
}
/**
* 監(jiān)聽(tīng)到讀事件,讀取客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)的消息
*/
private static void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
//開(kāi)辟堆內(nèi)緩沖區(qū)
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(128);
// 從通道讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
channel.read(buffer);
// 輸出服務(wù)端響應(yīng)發(fā)送過(guò)來(lái)的消息
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服務(wù)端發(fā)來(lái)的消息:" + msg);
}
}由客戶(hù)端的代碼可以知道:首先我們將 select 打開(kāi),然后創(chuàng)建通道、將通道設(shè)置為非阻塞、創(chuàng)建連接、完成注冊(cè) 等待監(jiān)聽(tīng)、處理事件,詳細(xì)的每一行代碼的意思,都已經(jīng)進(jìn)展標(biāo)注??创a即可。
服務(wù)端實(shí)現(xiàn)
**
* @author:triumphxx
* @Date:2021/11/12
* @Time:11:03 下午
* @微信公眾號(hào):北漂碼農(nóng)有話(huà)說(shuō)
* @網(wǎng)站:http://blog.triumphxx.com.cn
* @GitHub https://github.com/triumphxx
* @Desc: NIO編程模型服務(wù)端
**/
public class NIOServer {
// 通道管理器(Selector)
private static Selector selector;
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 創(chuàng)建通道管理器(Selector)
selector = Selector.open();
// 創(chuàng)建通道ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 將通道設(shè)置為非阻塞
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 將ServerSocketChannel對(duì)應(yīng)的ServerSocket綁定到指定端口(port)
ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();
serverSocket.bind(new InetSocketAddress(9090));
/**
* 將通道(Channel)注冊(cè)到通道管理器(Selector),并為該通道注冊(cè)selectionKey.OP_ACCEPT事件
* 注冊(cè)該事件后,當(dāng)事件到達(dá)的時(shí)候,selector.select()會(huì)返回,
* 如果事件沒(méi)有到達(dá)selector.select()會(huì)一直阻塞。
*/
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
// 循環(huán)處理
while (true) {
// 當(dāng)注冊(cè)事件到達(dá)時(shí),方法返回,否則該方法會(huì)一直阻塞
selector.select();
// 獲取監(jiān)聽(tīng)事件
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
// 迭代處理
while (iterator.hasNext()) {
// 獲取事件
SelectionKey key = iterator.next();
// 移除事件,避免重復(fù)處理
iterator.remove();
// 檢查是否是一個(gè)就緒的可以被接受的客戶(hù)端請(qǐng)求連接
if (key.isAcceptable()) {
handleAccept(key);
} else if (key.isReadable()) {// 檢查套接字是否已經(jīng)準(zhǔn)備好讀數(shù)據(jù)
handleRead(key);
}
}
}
}
/**
* 處理客戶(hù)端連接成功事件
*/
private static void handleAccept(SelectionKey key) throws IOException {
// 獲取客戶(hù)端連接通道
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel socketChannel = server.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
// 信息通過(guò)通道發(fā)送給客戶(hù)端
String msg = "Hello Client!";
socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));
// 給通道設(shè)置讀事件,客戶(hù)端監(jiān)聽(tīng)到讀事件后,進(jìn)行讀取操作
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
}
/**
* 監(jiān)聽(tīng)到讀事件,讀取客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)的消息
*/
private static void handleRead(SelectionKey key) throws IOException {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 從通道讀取數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(128);
channel.read(buffer);
// 輸出客戶(hù)端發(fā)送過(guò)來(lái)的消息
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("server received msg from client:" + msg);
}
}有服務(wù)端的代碼可以知道:首先我們將 select 打開(kāi),然后創(chuàng)建通道、將通道設(shè)置為非阻塞、創(chuàng)建連接、完成注冊(cè) 等待監(jiān)聽(tīng)、處理事件,詳細(xì)的每一行代碼的意思,都已經(jīng)進(jìn)展標(biāo)注。看代碼即可。
優(yōu)點(diǎn)及缺點(diǎn)
優(yōu)點(diǎn):可靠性高,吞吐量比較高、非阻塞
缺點(diǎn):編程模型做復(fù)雜
適用場(chǎng)景
適用于連接比較多且連接比較短的場(chǎng)景。
比如聊天室!
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