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CyC2018 2018-03-10 15:13:34 +08:00
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@ -15,11 +15,11 @@
* [2.1 通道](#21-通道)
* [2.2 缓冲区](#22-缓冲区)
* [3. 缓冲区状态变量](#3-缓冲区状态变量)
* [4. 读写文件实例](#4-读写文件实例)
* [4. 文件 NIO 实例](#4-文件-nio-实例)
* [5. 阻塞与非阻塞](#5-阻塞与非阻塞)
* [5.1 阻塞式 I/O](#51-阻塞式-io)
* [5.2 非阻塞式 I/O](#52-非阻塞式-io)
* [6. 套接字实例](#6-套接字实例)
* [6. 套接字 NIO 实例](#6-套接字-nio-实例)
* [6.1 ServerSocketChannel](#61-serversocketchannel)
* [6.2 Selectors](#62-selectors)
* [6.3 主循环](#63-主循环)
@ -176,7 +176,7 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了java.io.\* 已经以 NIO 为基础重
通道 Channel 是对原 I/O 包中的流的模拟,可以通过它读取和写入数据。
通道与流的不同之处在于,流只能在一个方向上移动,(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类) 而通道是双向的,可以用于读、写或者同时用于读写。
通道与流的不同之处在于,流只能在一个方向上移动,(一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类),而通道是双向的,可以用于读、写或者同时用于读写。
通道包括以下类型:
@ -187,7 +187,7 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了java.io.\* 已经以 NIO 为基础重
### 2.2 缓冲区
发送给一个通道的所有对象都必须首先放到缓冲区中同样地,从通道中读取的任何数据都要读到缓冲区中。也就是说,不会直接对通道进行读写数据,而是先经过缓冲区。
发送给一个通道的所有对象都必须首先放到缓冲区中同样地,从通道中读取的任何数据都要读到缓冲区中。也就是说,不会直接对通道进行读写数据,而是先经过缓冲区。
缓冲区实质上是一个数组,但它不仅仅是一个数组。缓冲区提供了对数据的结构化访问,而且还可以跟踪系统的读/写进程。
@ -201,7 +201,6 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了java.io.\* 已经以 NIO 为基础重
- FloatBuffer
- DoubleBuffer
## 3. 缓冲区状态变量
- capacity最大容量
@ -210,27 +209,22 @@ I/O 包和 NIO 已经很好地集成了java.io.\* 已经以 NIO 为基础重
状态变量的改变过程:
1\. 新建一个大小为 8 个字节的缓冲区,此时 position 为 0而 limit == capacity == 9。capacity 变量不会改变,下面的讨论会忽略它。
1. 新建一个大小为 8 个字节的缓冲区,此时 position 为 0而 limit = capacity = 9。capacity 变量不会改变,下面的讨论会忽略它。
<div align="center"> <img src="../pics//1bea398f-17a7-4f67-a90b-9e2d243eaa9a.png"/> </div><br>
2\. 从输入通道中读取 3 个字节数据写入缓冲区中,此时 position 移动设为 3limit 保持不变。
2. 从输入通道中读取 3 个字节数据写入缓冲区中,此时 position 移动设为 3limit 保持不变。
<div align="center"> <img src="../pics//4628274c-25b6-4053-97cf-d1239b44c43d.png"/> </div><br>
3\. 在将缓冲区的数据写到输出通道之前,需要先调用 flip() 方法,这个方法将 limit 设置为当前 position并将 position 设置为 0。
3. 以下图例为已经从输入通道读取了 5 个字节数据写入缓冲区中。在将缓冲区的数据写到输出通道之前,需要先调用 flip() 方法,这个方法将 limit 设置为当前 position并将 position 设置为 0。
<div align="center"> <img src="../pics//952e06bd-5a65-4cab-82e4-dd1536462f38.png"/> </div><br>
4\. 从缓冲区中取 4 个字节到输出缓冲中,此时 position 设为 4。
4. 从缓冲区中取 4 个字节到输出缓冲中,此时 position 设为 4。
<div align="center"> <img src="../pics//b5bdcbe2-b958-4aef-9151-6ad963cb28b4.png"/> </div><br>
5\. 最后需要调用 clear() 方法来清空缓冲区,此时 position 和 limit 都被设置为最初位置。
5. 最后需要调用 clear() 方法来清空缓冲区,此时 position 和 limit 都被设置为最初位置。
<div align="center"> <img src="../pics//67bf5487-c45d-49b6-b9c0-a058d8c68902.png"/> </div><br>
## 4. 读写文件实例
## 4. 文件 NIO 实例
1\. 为要读取的文件创建 FileInputStream之后通过 FileInputStream 获取输入 FileChannel
@ -239,13 +233,13 @@ FileInputStream fin = new FileInputStream("readandshow.txt");
FileChannel fic = fin.getChannel();
```
2\. 创建一个容量为 1024 的 Buffer
2\. 创建一个容量为 1024 的 Buffer
```java
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
```
3\. 将数据从输入 FileChannel 写入到 Buffer 中,如果没有数据的话, read() 方法会返回 -1
3\. 将数据从输入 FileChannel 写入到 Buffer 中,如果没有数据的话, read() 方法会返回 -1
```java
int r = fcin.read(buffer);
@ -285,7 +279,9 @@ buffer.clear();
### 5.1 阻塞式 I/O
阻塞式 I/O 在调用 InputStream.read() 方法时会一直等到数据到来时(或超时)才会返回,在调用 ServerSocket.accept() 方法时,也会一直阻塞到有客户端连接才会返回,每个客户端连接过来后,服务端都会启动一个线程去处理该客户端的请求。
阻塞式 I/O 在调用 InputStream.read() 方法时会一直等到数据到来时(或超时)才会返回,在调用 ServerSocket.accept() 方法时,也会一直阻塞到有客户端连接才会返回。
服务端都会为每个连接的客户端创建一个线程来处理读写请求,阻塞式的特点会造成服务器会创建大量线程,并且大部分线程处于阻塞的状态,因此对服务器的性能会有很大的影响。
<div align="center"> <img src="../pics//edc23f99-c46c-4200-b64e-07516828720d.jpg"/> </div><br>
@ -293,17 +289,17 @@ buffer.clear();
由一个专门的线程来处理所有的 I/O 事件,并负责分发。
事件驱动机制:事件到的时候触发,而不是同步的去监视事件。
事件驱动机制:事件到的时候触发,而不是同步监视事件。
线程通信:线程之间通过 wait()、notify() 等方式通信,保证每次上下文切换都是有意义的,减少无谓的线程切换。
<div align="center"> <img src="../pics//7fcb2fb0-2cd9-4396-bc2d-282becf963c3.jpg"/> </div><br>
## 6. 套接字实例
## 6. 套接字 NIO 实例
### 6.1 ServerSocketChannel
每一个端口都需要有一个 ServerSocketChannel 用来监听连接。
每一个监听端口都需要有一个 ServerSocketChannel 用来监听连接。
```java
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
@ -318,7 +314,7 @@ ss.bind(address); // 绑定端口号
异步 I/O 通过 Selector 注册对特定 I/O 事件的兴趣 ― 可读的数据的到达、新的套接字连接等等,在发生这样的事件时,系统将会发送通知。
创建 Selectors 之后,就可以对不同的通道对象调用 register() 方法。register() 的第一个参数总是这个 Selector。第二个参数是 OP_ACCEPT这里它指定我们想要监听 accept 事件,也就是在新的连接建立时所发生的事件。
创建 Selectors 之后,就可以对不同的通道对象调用 register() 方法。register() 的第一个参数总是这个 Selector。第二个参数是 OP_ACCEPT这里它指定我们想要监听 ACCEPT 事件,也就是在新的连接建立时所发生的事件。
SelectionKey 代表这个通道在此 Selector 上的这个注册。当某个 Selector 通知您某个传入事件时,它是通过提供对应于该事件的 SelectionKey 来进行的。SelectionKey 还可以用于取消通道的注册。
@ -329,9 +325,9 @@ SelectionKey key = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
### 6.3 主循环
首先,我们调用 Selector 的 select() 方法。这个方法会阻塞,直到至少有一个已注册的事件发生。当一个或者更多的事件发生时, select() 方法将返回所发生的事件的数量。
首先,我们调用 Selector 的 select() 方法。这个方法会阻塞直到至少有一个已注册的事件发生。当一个或者更多的事件发生时select() 方法将返回所发生的事件的数量。
接下来,我们调用 Selector 的 selectedKeys() 方法,它返回发生了事件的 SelectionKey 对象的一个 集合 。
接下来,我们调用 Selector 的 selectedKeys() 方法,它返回发生了事件的 SelectionKey 对象的一个集合 。
我们通过迭代 SelectionKeys 并依次处理每个 SelectionKey 来处理事件。对于每一个 SelectionKey您必须确定发生的是什么 I/O 事件,以及这个事件影响哪些 I/O 对象。
@ -359,7 +355,7 @@ if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT)
}
```
可以肯定地说, readOps() 方法告诉我们该事件是新的连接。
可以肯定地说readOps() 方法告诉我们该事件是新的连接。
### 6.5 接受新的连接
@ -370,14 +366,14 @@ ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel)key.channel();
SocketChannel sc = ssc.accept();
```
下一步是将新连接的 SocketChannel 配置为非阻塞的。而且由于接受这个连接的目的是为了读取来自套接字的数据,所以我们还必须将 SocketChannel 注册到 Selector上如下所示
下一步是将新连接的 SocketChannel 配置为非阻塞的。而且由于接受这个连接的目的是为了读取来自套接字的数据,所以我们还必须将 SocketChannel 注册到 Selector 上,如下所示:
```java
sc.configureBlocking( false );
SelectionKey newKey = sc.register( selector, SelectionKey.OP_READ );
sc.configureBlocking(false);
SelectionKey newKey = sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
```
注意我们使用 register() 的 OP_READ 参数,将 SocketChannel 注册用于 读取 而不是 接受 新连接。
注意我们使用 register() 的 OP_READ 参数,将 SocketChannel 注册用于读取而不是接受新连接。
### 6.6 删除处理过的 SelectionKey
@ -387,7 +383,7 @@ SelectionKey newKey = sc.register( selector, SelectionKey.OP_READ );
it.remove();
```
现在我们可以返回主循环并接受从一个套接字中传入的数据(或者一个传入的 I/O 事件)了。
现在我们可以返回主循环并接受从一个套接字中传入的数据 (或者一个传入的 I/O 事件) 了。
### 6.7 传入的 I/O
@ -402,7 +398,6 @@ it.remove();
}
```
# 参考资料
- Eckel B, 埃克尔, 昊鹏, 等. Java 编程思想 [M]. 机械工业出版社, 2002.