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Java NIO

时间：2018/1/20 19:03:05
参考 ：

  1. Java网络编程 [Elliotte Rusty Harold 著 李帅 荆涛 译]
  2. Java NIO：Buffer、Channel 和 Selector
  3. 聊聊同步、异步、阻塞与非阻塞
  4. 聊聊Linux 五种IO模型

JAVA NIO#

IO

阻塞IO：当有IO操作时，系统一致等待直到IO操作完成。

NIO：非阻塞IO，使用选择器监听通道上的事件，当获取到通道上对应事件时再进行相应的操作。可以避免创建大量线程。

AIO：异步IO，通过 Future 或回调函数的方式进行IO操作执行完成之后的后续业务逻辑。

同步异步和阻塞非阻塞：

  • 同步：关心调用结果。
  • 异步：不关心调用结果。
  • 阻塞：程序等待任务执行的时候不能执行其他任务。
  • 非阻塞：程序等待任务执行的时候可以执行其他任务。

核心类#

Buffer#

IO操作数据读取和写入时的数据缓冲区。用于暂时存放数据。Buffer 有三个字段分别是：

  • capacity：缓冲区容量大小。
  • position：当前读写位置。
  • limit：最大读写位置，当达到。
  • mark：做一个标记。

通过上面三个字段控制实际有效数据的区域 [position-limit]

常用的几个方法，以 IntBuffer 为例：

  • allocate(int size)：申请容量。调用之后 position = 0, capacity = limit = size。
  • remaining()：返回剩余元素的个数 limit - positin。
  • mark()：设置 mark 为当前 position。调用之后 mark=position。
  • reset()：重置到标记位置。调用之后 position=mark。
  • put(int value)：写入数据，写入到 position指定的位置。调用之后 position = position + 1。
  • rewind()：重置缓冲区。调用之后 position=0, marked=-1。
  • flip ()：翻转，常用于切换读写模式。调用之后 limit=position, position = 0, marked=-1。
  • get()：读取数据，读取 position 对应的数据。调用之后 position = postion + 1。
  • clear()：清空缓冲区。调用之后 position = 0, limit = capacity, mark = -1。
  • slice()：创建一个新 Buffer，新 Buffer 和旧 Buffer 数据共享，但是坐标不共享，新 BUffer 的坐标 position=0;limit=capacity=old_buffer.position, mark=-1。

Channel#

数据通道，数据的来源和数据写入的地方。

  • FileChannel：文件。
  • DatagramChannel：UDP。
  • SocketChannel：Socket客户端。
  • ServerSocketChannel：Socket服务端。

Selector#

选择器。通过把 Channel 注册到 Selector 上，然后监听 Channel 对应的状态变化事件，实现非阻塞IO。

事件类型：

  • SelectionKey.OP_READ：通道中有数据可以进行读取。
  • SelectionKey.OP_WRITE：可以往通道中写入数据。
  • SelectionKey.OP_CONNECT：成功建立 TCP 连接。
  • SelectionKey.OP_ACCEPT：接受 TCP 连接。

常用方法：

  • open()：打开一个选择器。
  • select()：从注册的 Channel 中选择可以执行IO操作的，会一直阻塞直到至少有一个 Channel 被选择出来或者 selector 的wakeup 方法被调用或者当前线程被中断。
  • selectNow()：不阻塞没有可用的 Channel 时返回0。
  • wakeup()：唤醒等待的 select 方法。
  • selectedKeys()：返回选择器追踪被选择出来的 SelectKey 集合。