java NIO 原理解析之学习笔记

关键抽象

　　1.Buffer缓冲区

　　　NIO数据传递模型，是一个连续的内存区域、所有数据传递均通过buffer类处理；NIO提供了字符串、整形、字节、堆等多种缓冲区。

　　2.Channel(通道)

　　　NIO把它支持的I/O对象抽象为Channel。它模拟了通信连接，类似于原I/O中的流（Stream），用户可以通过它读取和写入数据。目前已知的实例类有SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel、FileChannel等。

　　

通道	备注
FileChannel	通过文件中读取数据
DatagramChannel	通过UDP网络读取数据
SocketChannel	通过TCP网络读取数据
ServerSocketChannel	监听新进来的TCP连接,对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel

 

　　3.SelectionKey事件模型

　　  NIO的服务端通过一个专门的线程来处理IO相关事件，采用双向通道进行数据传输，而不是单向的通道，通过在通道上注册我们感兴趣的事件来完成一系列操作。

　　　事件模型如下：　　

 

事件KEY	备注
SelectionKey.OP_ACCEPT	服务器接受客户端请求
SelectionKey.OP_CONNECT	客户端连接服务器事件
SelectionKey.OP_READ	读取事件
SelectionKey.OP_WRITE	写入事件

 

　　　　

知识点

　　一、javaNIO和IO的区别

IO	NIO
面向流	面向缓冲区
阻塞IO	非阻塞IO
无	选择器/反应堆

　　1.阻塞/IO通信模型

　　　阻塞IO在调用Read()方法时是阻塞的，它会等待数据返回获取超时才会返回；同理在accept方法时是阻塞，会等到有客户端连接才会返回；服务端会为每个客户端连接启动一个线程处理该客户端请求；

　　　阻塞IO模型示意图如下：

　　　　

　　2.javaNIO通信模型

 　　Java NIO是在jdk1.4中引入的，用户新I/O之说，是非阻塞式I/O。工作原理如下：

　　专门线程处理所有IO事件，负责分发；事件驱动机制：事件到达处发，线程之间通信是通过wait，notify等方式通信。减少不必要的线程切换。

　　　　1.Selector(选择器)模式

　　　　Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。示意图如下

　

 

　　　　2.reactor（反应器）模式

　　　　使用单线程模拟多线程，提高资源利用率和程序的效率，增加系统吞吐量。示意图如下：

 

 

 

　　3.服务端与客户端通讯模式

　　服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例，如果服务端的selector上注册了读事件，某时刻客户端给服务端发送了一些数据，阻塞I/O这时会调用read()方法阻塞地读取数据，而NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector，如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达，则处理这些事件，如果没有感兴趣的事件到达，则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。

　　下面是我理解的java NIO的通信模型示意图：

 

小结

　　java NIO面向缓存区、非阻塞IO

　　处理模式有选择器、反应堆

　　基于事件监听模式响应IO流