JAVA NIO

NIO

 

1. 每个channel都会对应一个buffer
2. selector对应一个线程一个线程对应多个channel

3. 改图反映三个channel注册到改selector程序
4. 程序切换到哪个channel是由事件决定的，Event就是一个重要的概念

5. Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换
6. Buffer就是一个内存块，底层是有一个数组

7. 数据的读写都是通过Buffer，可以双向读写，需要flip方法切换
8. channel是双向的，可以返回底层操作系统的情况，比如Linux，底层操作系统通道也是双向的

缓冲区（Buffer）

基本介绍

缓冲区（buffer）：缓冲区的本质是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象（含数组），该对象提供了一组方法，可以轻松地使用内存块，缓冲区对象内置了一些机制，能跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel提供文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由Buffer

Buffer类及子类

1. Buffer是一个顶层父类，它是一个抽象类

2. Buffer类定义了所有的缓冲区都有四个属性来提供关于其包含的数据元素

　　Capacity 容量，即可以容纳的最大数据量；在缓冲区创建时被设定且不能改变

　　Limit 表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区超过极限位置进行读写操作。且极限是可以修改的。

　　Position 位置，下一个要被读写的元素的索引。每次读写缓冲区数据都会改变值，为下次读写做准备

　　Mark 标记

 

通道（Channel）

1. NIO的通道类似于流，但有如下区别：

• 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写
• 通道可以实现异步读写数据

• 通道可以从缓冲中读数据，也可以写数据到缓冲中

2. BIO中的stream是单向的，例如FileInputStream对象只能进行读取数据的操作，而NIO中的通道（Channel）是双向的，可以读操作也可以写操作

3. Channel在NIO中是一个接口public interface Channel extends Closeable{}
4. 常用的Channel类有：FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel

5. FileChannel用于文件数据的读写，DatagramChannel用于UDP的数据读写 ServerSocketChannel和SocketChnnnel用于TCP的读写

选择器（Selector）

1. Java的NIO，用非阻塞的IO方式。可以用一个线程，处理多个的客户端连接，就会使用到Selector
2. Selector能够检测多个注册的通道上是否有事件发送（多个Channel以事件的方式可以注册到同一个Selector）

如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理，这样就可以用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。

3. 只有在连接真正有读写发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每一个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程
4. 避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

selector类相关方法

public static Selector open(); //得到一个选择器对象

public int Select(long timeout);//监控所有注册的通道，当其中有IO操作可以进行，将对应的SelectionKey加入到内部集合并返回，参数用来设置超时事件

public Set<SelectionKey>selectedKeys;//从内部集合中得到所有SelectionKey

SelectionKey

1. SelectionKey,表示SelectionKey和网络通道的注册关系，共四种：

　　int OP_ACCEPT: 有新的网络连接可以accept，值为16

　　int OP_CONNECT: 表示连接已经建立，值为8

　　int OP_READ: 代表读操作，值为1

　　int OP_WRITE: 代表写操作，值为4

2. SelectionKey的相关方法

　　Selector selector(); //得到与之关联的Selector对象

　　SelectableChannel channel(); //得到与之关联的通道

　　Object attachment(); //得到与之关联的共享数据

　　SelectionKey interestOps(int ops);//设置或改变监听事件

　　boolean isAcceptable();//是否可accept

　　boolean isReadable();//是否可读

　　boolean isWritable();//是否可写

ServerSocketChannel

1. ServerSocketChannel在服务器监听新的客户端Socket连接
2. 相关方法如下

　　ServerSocketChannel open();//得到一个ServerSocketChannel通道

　　ServerSocketChannel bind(SocketAddress local);//设置服务器端口端口号

　　ServerSocketChannel configureBlocking(boolean block);//设置阻塞或非阻塞模式

　　SelectionKey register(Selector sel,int ops);//注册一个选择器并设置监听事件

SocketChannel

1. SocketChanel,网络IO通道，具体负责进行读写操作。NIO把缓冲区的数据写入通道，或者把通道的数据读到缓冲区。
2. 相关方法如下

　　SocketChannel open(); //得到一个SocketChannel通道

　　SocketChannel configureBlocking(boolean block);//设置阻塞或非阻塞模式

　　connect(SocketAddress remote);//连接服务器

　　boolean finishConnect();//如果上面的方法连接失败，接下来就要通过该方法完成连接操作

　　int write(ByteBuffer src);//往通道里写数据

　　int read(ByteBuffer dst);//往通道里读数据