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这篇java的NIO编程,保证你能看懂

时间:2019-09-05 14:06:26  来源:  作者:

NIO编程一直是JAVA知识体系中的一个重点。前几年的时间面试的门槛是了解NIO,现在就不一样了,最起码也要精通NIO,因此学习javaNIO编程是非常有必要的。这篇文章就开始对NIO进行一个认识。本文参考了慕课网,特在此说明。

一、认识NIO

1、什么是BIO?

想要学习NIO,那我们就必须先要认识一下BIO,在JDK1,4之前,我们使用网络连接的时候一直都是使用的BIO,也就是阻塞式,网络模型是下面这个样子的。

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上面这个网络模型是这样的。

(1)server创建初始化一些预备工作之后,就开始等待客户端client的链接

(2)client开始链接server。

(3)server一旦请求到client的请求之后就会开启一个线程去处理。

就好比是只有一家餐饮店,每进来一个顾客,我们就需要去创建一个线程去处理。这就是BIO。他的缺点可想而知。如果客户端很多的话,server就必须要开启很多个Thread去处理,这样也太麻烦了。毕竟像淘宝微信这样的平台好几亿人再用,而且请求量这么大,总不能开启几亿个线程去处理吧。这时候在jdk1.4就出现了NIO。

2、出现了NIO

既然BIO有这么多的缺点,java官方肯定也明白,于是在jdk1.4的时候及时的加入了NIO。

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这个跟上一个的区别我们来捋一下:

(1)一个客户端进来之后首先加入到Set中

(2)server时刻轮询着这个set,一旦发现有客户端连接进来就开始handler

(3)多个client连接进来的时候,都保存在这个set中,这样我们就可以轮询处理多个client了。

这就NIO,他的优点从上面的图也可以看出来。我们可能只需要创建一个Thread就可以处理所有的client了。当然每一个client要做的事情不一样,有的是连接请求,有的是读写请求,这时候server就可以根据不同的请求使用不同的handler了。再给出一张图看一下:

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当然,这只是列举出了NIO的特点,还有大致网络模型,想要去真正的了解他,还是代码来的直接。

二、代码实现

1、基本概念

在正式开始代码的编写之前,我们还要先认识一下涉及到的几个类。

(1)channel

它相当于是一个通道,这个通道是流通数据的,我们既可以从通道中读取数据,又可以写数据到通道。常见的channel有四个:FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel。

  • FileChannel 从文件中读写数据。
  • DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。
  • SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。
  • ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接,像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

(2)Buffer

Buffer用于和通道进行交互。数据是从通道读入缓冲区,从缓冲区写入到通道中的。

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使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤:

  1. 写入数据到Buffer
  2. 调用flip()方法
  3. 从Buffer中读取数据
  4. 调用clear()方法或者compact()方法

(3)Selector

Selector(选择器)能够检测一到多个NIO通道,并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样,一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接。

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2、实现步骤

我们在这里实现一个类似于聊天室的案例,上面已经把NIO涉及到的一些核心类说了一下,下面说一下实现的步骤。这个步骤是要结合上面的图来理解会比较容易一些:

第一步:创建Selector

第二步:创建ServerSocketChannel,绑定监听端口

第三步:将Channel设置为非阻塞模式

第四步:将Channel注册到Selector上,监听连接事件

第五步:循环调用Selector的select方法,检测就绪情况

第六步:调用selectedKeys方法获取就绪channel集合

第七步:判断就绪事件种类,调用业务处理方法

第八步:根据业务需要决定是否再次注册监听事件,重复执行第三步操作

有了这个步骤我们再去代码实现。

3、代码实现

(1)server端代码开发

首先我们看一下服务器端

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上面把server中基本的是步骤实现了。现在开始真正的去处理一下。

第一种情况:链接事件处理

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第二种情况:读写时间处理

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到了第五步broadCast方法其实我们可以对此进行一个变化,在这里我们实现的是广播到其他所有client。但是如果是一对一聊天的话我们就可以单播到指定client。

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这就是整个服务器端的开发,当然还要客户端的开发,我们同样来看看。

(2)client端代码开发

客户端代码说实话就比较轻松一点了。

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我们就再来看看,客户端如何处理服务器端返回的数据。

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readHandler方法是如何读取呢?

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到这一步,整个客户端的代码就算是完成了,如果你仔细的捋一遍,其实整个流程还是很清晰的。

三、总结

虽然NIO这么好其实还是有很多缺点的,在上面的代码量其实你就可以发现了,大量的代码使得我们在构建复杂系统的时候超级麻烦,有时候正是这些技术的不完备,才造成了我们程序员工作量大,压力大,但是科技的进步毕竟是要一点一点发展的嘛。另外说一句这个NIO还有一个大坑,就是Selector空轮询的时候,导师CPU100%。不过这种情况我还没试过。

想要精通NIO的话,这篇文章真的远远不够,顶多算是入门把。想要真正认识我觉得首先要深入源码,然后就是实际场景中的使用,不过目前来看的话netty和mina框架要比java的NIO好的多,不单单是性能,更重要的是我们的开发效率。算是在一定程度上避免了我们程序员“钱多话少死得快”的现象了吧。



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