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1.浅析NIO 多路复用器selector

一:IO基本介绍

Java共支持3种网络编程IO模式:BIO,NIO,AIO

0.Java对BIO、NIO、AIO的支持:

Java BIO同步并阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。
Java NIO同步非阻塞,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
Java AIO(NIO.2)异步非阻塞,服务器实现模式为一个有效请求一个线程,客户端的I/O请求都是由OS(操作系统)先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。
在这里插入图片描述

BIO三个重要部分:
Buffer 缓冲区
Channel 通道
Selector 多路复用器

1.BIO、NIO、AIO适用场景分析:

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构,这种方式对服务器资源要求比较高,并发局限于应用中,JDK1.4以前的唯一选择,但程序直观简单易理解。
NIO方式适用于连接数目多且连接比较短(轻操作)的架构,比如聊天服务器,并发局限于应用中,编程比较复杂,JDK1.4开始支持。
AIO方式使用于**连接数目多且连接比较长(重操作)**的架构,比如相册服务器,充分调用OS参与并发操作,编程比较复杂,JDK7开始支持。

二:业务代码浅析

在这里插入图片描述

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;public class NioSelector {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {// 创建NIO ServerSocketChannelServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8000));// 设置ServerSocketChannel为非阻塞serverSocketChannel.configureBlocking(false);// 打开Selector处理Channel,多路复用器开启,获取SelectorSelector selector = Selector.open();//把ServerSocketChannel注册到selector上,selector对客户端accept连接操作感兴趣SelectionKey register = serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("ServerSocket服务启动成功!!!");while (true) {// 阻塞,等待需要处理的事件selector.select();// 获取selector中注册的全部事件的 SelectionKey 实例Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();// 遍历SelectionKey对事件进行处理while (iterator.hasNext()) {SelectionKey key = iterator.next();// 如果是OP_ACCEPT事件,则进行连接获取,后读事件注册if (key.isAcceptable()) {//通过SelectionKey 反向找对应的 ServerSocketChannel ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();//获取到连接事件后,建立客户端连接SocketChannel socketChannel = server.accept();socketChannel.configureBlocking(false);// 注册了读事件,如果需要给客户端发送数据可以注册写事件socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("客户端连接成功,且建立了read事件");} else if (key.isReadable()) {  // 如果是OP_READ事件,则进行读取和打印//扫描到已经注册的channel的read事件,获取对应的SocketChannel SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();//读取channel中的数据bufferByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128);int len = socketChannel.read(byteBuffer);// 如果有数据,把数据打印出来if (len > 0) {System.out.println("接收到消息:" + new String(byteBuffer.array()));} else if (len == -1) { // 如果客户端断开连接,关闭SocketSystem.out.println("客户端断开连接~~~");socketChannel.close();}}//从事件集合里删除本次处理的key,防止下次select重复处理iterator.remove();}}}
}

启动本机main函数,windows环境下cmd,后
telnet localhost 8000 建立连接。

核心方法:

Selector.open()  //创建多路复用器 实质是epoll实例的创建和获取
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ)  //将channel注册到selector多路复用器上
selector.select()  //阻塞等待需要处理的事件发生

epoll的几个方法:

epoll_create 创建epoll实例
epoll_ctl:注册到epoll的响应事件
epoll_wait:阻塞,等待事件的发生(连接、读取等事件)

Selector会不断轮询注册在其上的Channel,如果某个Channel上发生了连接/读写事件,channel就属于就绪状态,会被Selector轮询出来,然后通过SelectionKey 获取就绪的Channel集合,进行后续的IO操作。

Selector内部有2个集合:
channel 注册的连接集合 和 注册的事件集合

/*** @return  This selector's key set**/
public abstract Set<SelectionKey> keys();/***获取selector中注册的全部事件的 SelectionKey 实例* Returns this selector's selected-key set.*/
public abstract Set<SelectionKey> selectedKeys();

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