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Java NIO 入門

liaorio / 2072人閱讀

摘要：關(guān)于多路復(fù)用很多人用過和接口，用來操作文件等等操作。熟悉操作系統(tǒng)的人會(huì)知道，操作非阻塞無(wú)非幾種多路復(fù)用這里的復(fù)用模型有幾個(gè)是操作系統(tǒng)相關(guān)的也就是說，并不是所有的操作系統(tǒng)都可以用，典型的就是是的專利，是的專利比如。

關(guān)于多路復(fù)用

很多人用過InputStream和OutputStream接口，用來操作文件、Socket等等 IO 操作。
如果是簡(jiǎn)單的，速度較快的 IO 操作，我們用Stream類的接口，依然可以風(fēng)生水起。
如果你要使用非阻塞的 IO 的話，他們可能就滿足不了你了。

熟悉操作系統(tǒng)的人會(huì)知道，操作非阻塞 IO 無(wú)非幾種多路復(fù)用：

select

poll

epoll

kqueue

IOCP

這里的復(fù)用模型有幾個(gè)是操作系統(tǒng)相關(guān)的——也就是說，并不是所有的操作系統(tǒng)都可以用，典型的就是IOCP是Windows的"專利"，kqueue是BSD的"專利"（比如macOS）。

那么 java 作為一門跨平臺(tái)的語(yǔ)言解決方案，是如何在虛擬機(jī)上使用 non-blocking IO 的呢？
具體的實(shí)現(xiàn)我們可以不管，它使用了Selector的 API，調(diào)用方式非常類似select。

Channel & ByteBuffer vs Stream

在nio中，不再使用Stream API對(duì)Socket進(jìn)行交互，而是使用Channel和ByteBuffer進(jìn)行交互，
Channel負(fù)責(zé)管道的工作，ByteBuffer負(fù)責(zé)緩存的工作。

原先InputStream和OutputStream的工作就由Channel做掉了，如果這個(gè)Channel支持Select模型的話，它就是SelectableChannel的子類。
那么，在消息循環(huán)的模型中，首先要建立循環(huán)，像我們的Looper.loop()一樣，我們先用Selector.open()新建一個(gè)Selector

Selector eventSelector = Selector.open();

// 設(shè)置這個(gè) channel 是非阻塞的
socketChannel.configureBlocking(false);

// 注冊(cè)到 selector 里，并設(shè)置好關(guān)心的事件
socketSelectionKey = socketChannel.register(eventSelector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
Selector

接下來調(diào)用 eventSelector.select() 阻塞，就能在你關(guān)心的事件到來的時(shí)候，阻塞就會(huì)被喚醒，處理事件。

sample:

while (connected) {
    eventSelector.select();
    Set keys = eventSelector.selectedKeys();
    Iterator iterator = keys.iterator();
    while (iterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = iterator.next();
        if (key.isReadable()) {
            // 當(dāng) socket 可讀
            internalOnRead((ReadableByteChannel) key.channel());
        }

        if (key.isWritable()) {
            // 當(dāng) socket 可寫
            internalOnWrite((WritableByteChannel) key.channel());
        }
        iterator.remove();
    }
}
總結(jié)

nio 對(duì)于客戶端的優(yōu)勢(shì)幾乎沒有，但是可以讓代碼更好管理; 如果這時(shí)候你使用的是ServerSocket，好處就立馬體現(xiàn)了，因?yàn)槟愕臉I(yè)務(wù)需求很可能是這樣：

master 線程，開啟 accept.

如果有客戶接入，開啟一個(gè) worker，用來服務(wù) client。

服務(wù)完后，保持或者關(guān)閉這個(gè)連接。

（這個(gè)業(yè)務(wù)模型類似Apache httpd）這樣的業(yè)務(wù)模型可能導(dǎo)致過多的線程開銷，使得并發(fā)量并不高。

那么，老生常談的event-driven的模型在java中，就差不多是這樣的邏輯：

master 線程，開啟 selector， 并為 ServerSocket 注冊(cè) accept, read, write 等事件。

客戶接入，為 client socket 注冊(cè) read, write 事件，依舊在該線程里面進(jìn)行循環(huán)。

當(dāng) event trigger 的時(shí)候，處理相關(guān)業(yè)務(wù)邏輯。

第二個(gè)模型只啟動(dòng)了一個(gè)線程，所有的IO操作都在 OS 里面完成了，用戶空間內(nèi)的資源消耗大大降低，這也是我們把 Server 端的 IO 改成 nio 的優(yōu)勢(shì)。

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