前言
- 在将 NIO 之前，咱们必须要理解一下 Java 的 IO 局部常识。
- BIO（Blocking IO）
- 阻塞 IO，在 Java 中次要就是通过 ServerSocket.accept()实现的。
- NIO（Non-Blocking IO）
- 非阻塞 IO，在 Java 次要是通过 NIOSocketChannel + Seletor 实现的。
- AIO（Asyc IO）
- 异步 IO，目前不做学习。
BIO
简略实现服务器和客户端
package net.io;
import net.ByteUtil;
import java.io.*;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
//NIO（NonBlocking IO）非阻塞 IO
// 通过一个事件监听器，吧这些客户端的连贯保存起来，如果有工夫产生再去解决，没工夫产生不解决
public class Server {public Server(int port) {
try {
// 创立服务器端，监听端口 port
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
// 对客户端进行一个监听操作，如果有连贯过去，就将连贯返回（socket）----- 阻塞办法
while (true) {
// 监听，阻塞办法
Socket socket = serverSocket.accept();
// 每个服务器和客户端的通信都是针对与 socket 进行操作
System.out.println("客户端" + socket.getInetAddress());
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(inputStream);
// 获取客户端发送的 message
Object get = ois.readObject();
System.out.println("接管到的音讯为：" + get);
// 服务器须要给客户端进行一个回应
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(outputStream);
String message = "客户端你好，我是服务器端";
// 我这里写了，不代表发送了，常识写到了输入流的缓冲区
oos.writeObject(message);
// 发送并清空
oos.flush();}
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {new Server(7000);
}
}
package net.io;
import net.ByteUtil;
import java.io.*;
import java.net.Socket;
public class Client {public Client(int port){
try {Socket socket = new Socket("localhost",port);
//inputStream 是输出流，从里面接管信息
//outpurStream 是输入流，往外面输入信息
OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(outputStream);
// 发送的信息
String message = "服务器你好，我是客户端";
// 我这里写了，不代表发送了，常识写到了输入流的缓冲区
oos.writeObject(message);
// 发送并清空
oos.flush();
// 接管服务器的回应
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
ObjectInputStream ois = new ObjectInputStream(inputStream);
Object get = ois.readObject();
System.out.println("接管的信息为：" + get);
} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {new Client(7000);
}
}
针对于 BIO，为什么是阻塞 IO，是因为 BIO 是基于 Socket 实现数据的读写操作，Server 调用 accept()办法继续监听 socket 连贯，所以就阻塞在 accept()这里（前面的操作如果没有 socket 连贯则无奈执行），那这样就代表服务器只能同时解决一个 socket 的操作。
所以后序咱们通过为 socket 连贯创立一个线程执行，这样就能够增大服务器解决连贯的数量了。
然而新的问题也就进去了，如果客户端的连贯很多，那么就会导致服务器创立很多的线程
对 socket 进行解决，如果服务器端不断开连接的话，那么对应的线程也不会被销毁，这样大数量的线程的保护非常耗费资源。针对于这种状况设计出了 Java 的 NIO。
NIO
首先咱们须要介绍一下 NIO。如果说 BIO 是面向 socket 进行读写操作的话，那么 NIO 则是面向 channel 进行读写操作（或者说面向 buffer）。
这里咱们在解说 NIO 之前，须要先解说一下这个 buffer。家喻户晓这就是一个缓冲，并且咱们晓得 socket 具备输出流 inputStream 和输入流 outputStream（读写离开的），然而咱们的 channel 是同时具备 read 和 write 两个办法，而且两个办法都是基于 buffer 进行操作（这里就能够阐明 channel 仅能比一般输入输出流好，相当于 channel 是一条双向，输入输出流是两条单向），所以咱们能够晓得 buffer 的重要性。
Buffer
诸如 ByteBuffer，IntBuffer 等都是 Buffer 的派生抽象类，须要调用抽象类的静态方法 allocate(X capacity)办法进行一个初始化操作，该办法就是初始化 buffer 的大小, 或者应用 wrap(X x)办法，该办法相当于间接将信息存入缓冲中。至于存入 buffer 的 put()办法和取出缓存的 get()办法在上面代码中我就具体介绍（有底层常识，具备源码浏览能力的能够依据我的正文进行浏览），最要害的还有 flip()办法，它是作为一个读写切换的作用，他使的缓存可又读又写，又使得读写互相隔离（须要留神的是应用 buffer 尽量是顺次写完而后再一次读完，最初在调用 clear()办法进行复位，不然会导致 buffer 容量越来越小，具体解释在上面代码）。
package net.nio.buffer;
import java.nio.IntBuffer;
public class TestBuffer {public static void main(String[] args) {
/*
*IntBuffer 有四个重要参数
* 1.mark 标记
* 2.position 相当于以后下标、索引
* 3.limit 代表缓冲的起点，读取不能超过该下标，当然也不能超过最大容量。（在调用 flip 时候会将以后下标 position 值赋值给 limit，而后 position 置 0）* 4.Capacity 最大容量，在初始化 IntBuffer 对象时候就定义好了，不能扭转（IntBuffer.allocate(int capacity)）*
* ctrl+h 能够查看该类的子类
*/
//intBuffer 初始化
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);
// 放数据到缓冲区中
intBuffer.put(10);
intBuffer.put(11);
intBuffer.put(12);
// intBuffer.put(13);
// intBuffer.put(14);
/*
* 这里的读写反转的实现机制是：* 例如咱们缓冲区容量为 5，调用办法 put()将数据写入缓冲区中，如果咱们写入三个此时 position 为 3，此时 limit = capacity
* 如果咱们调用 flip 办法使得 limit = 3 ,position = 0 ,mark 咱们当初先不论（下图源码已阐明）* public Buffer flip() {
* limit = position;
* position = 0;
* mark = -1;
* return this;
* }
*
* 此时咱们调用 get()办法时候，获得下标是 position 的值，即从 0 下标读取。直到读取到 position = limit = 3 时候进行（不包含 3）* 1. 如果咱们这个时候不调用 flip()办法间接再次 put()往缓冲区写入数据（即没从读状态切换到写状态），那么就会报错超过下标 overflow
* 2. 如果咱们调用一次 flip()（即进入写状态）写入一个数据后，那么此时 position = 0，limit = 3，此时咱们最多寄存 3 个数据（即下标 0,1,2）* 如果咱们不再次调用 flip()切换状态那么就会导致，读取到谬误数据，（即只存入了一个数据，然而却取出来了 3 个数据）*
* 上述阐明了一个问题，如果咱们存取的数据越来越小，那么这个缓冲区逐步放大，导致并不能存取他的最大容量，可能会节约内存，*（因为 position 是不能超过 limit 的，然而调用 flip()办法后会使的 limit = position（赋值操作），那么如果数据越来越少，* 就会导致缓冲区能应用的局部越来越小）*
* 总结：缓冲区的大小设置应该依据理论应用进行设置（并且要及时调用 clear()），否则可能会导致缓冲区的内存节约。*/
intBuffer.flip();
// 切换读写状态
// 判断缓存区是否还有残余
while (intBuffer.hasRemaining()) {System.out.println(intBuffer.get());
}
}
}
Channel
Channel 是 NIO 实现的根底，对于 NIO，Channel 的位置相当于 BIO 的 socket。
Channel 具备十分多办法，其中应用最多的就是两个办法 write(ByteBuffer buf)和 read(ByteBuffer buf)办法。
（这里须要留神的是这个 read 和 write 是 buffer 作为主体的，即 read()办法是 channel 往 buffer 里写数据，而 write()办法是指 buffer 向 channel 写数据）
package net.nio.channel;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
public class TestChannel {public static void main(String[] args) throws Exception{
String abc = "我写入文件了";
// 写入的文件地址与文件名
FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("C:\\xxx\\xxx\\xxx\\test.txt");
// 从输入流中获取 channel 实例
FileChannel channel = fileOutputStream.getChannel();
// 创立字节缓冲区
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
// 将字符串转化成字节数组并放入缓冲区中，而后缓冲区转换读写状态，由写入状态变为读取状态
byteBuffer.put(abc.getBytes());
byteBuffer.flip();
// 将缓冲区数据写入到 channel 中（这里 write 代表从缓冲区写入，read 代表从 channel 读取到缓冲区）channel.write(byteBuffer);
// 敞开通道和输入流
channel.close();
fileOutputStream.close();}
}
简略 NIO 实现
下面在介绍 NIO 时候讲过，NIO 是须要一个 Selector 线程去监听那些客户端有实现产生，从而在进行解决，而不是 BIO 的一个线程保护一个 socket。
上面针对于 NIO 咱们先不引入 Selector，就用 BIO 的形式实现一个客户端和服务器端。（相当于作为一个练手）
Server
package net.nio.socket;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Arrays;
public class Server {public static void main(String[] args) throws Exception {
// 开启 nio 的服务器端，并且绑定 8000 端口进行监听
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(8000);
serverSocketChannel.bind(inetSocketAddress);
// 创立缓冲区数组
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(40);
// 服务器端接管来自客户端的申请，创立客户端的 socket 的实例
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
// 将客户端发送的数据读取到 buffer 数组中
socketChannel.read(byteBuffer);
byte[] array = byteBuffer.array();
String msg = new String(array);
System.out.println("服务器收到信息：" + msg);
// 对 buffer 数组进行读写反转，由读状态到写状态
byteBuffer.flip();
// 将数据回显到客户端去
byteBuffer.put("ok".getBytes());
// 做完一套读写操作后，须要进行 clear
byteBuffer.clear();}
}
Client
package net.nio.serverclient;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
public class NIOClient {public static void main(String[] args) throws Exception {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("localhost",8000);
socketChannel.configureBlocking(false);
// 如果客户端未连贯上服务器
if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {System.out.println("客户端连贯不上服务器。。。。");
// 如果客户端没有实现连贯
while (!socketChannel.finishConnect()) {System.out.println("连贯中。。。。");
}
}
// 进入到这里阐明连贯胜利
String message = "hello , Server!";
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(message.getBytes());
// 将 buffer 中的数据写入 socketChannel
socketChannel.write(byteBuffer);
System.out.println("发送结束");
}
}
NIO 实现（基于 Selector）
首先咱们须要晓得 Selector 是什么?
Selector 是一个选择器，既然是一个选择器，那么必定是先有选项再有抉择，了解这个后就晓得 channel 必定有的就是 rigister()办法（因为须要将本人注册到 Selector 中）。
既然选项有了，那么如何抉择呢？
Selector 是针对已注册的 channel 中对有事件（例如：服务器：承受，读写，客户端：读写，服务器是在服务器开始就将本人注册，客户端是连贯胜利后由服务器将其注册）产生的 channel 进行解决。
Selector 注册的不是简略的 channel，而是将 channel 和其监听事件封装成一个 SelectionKey 保留在 Selector 底层的 Set 汇合中。
Selector 的 keys()和 selectedKeys()两个办法须要留神：
keys()办法是返回已注册的所有 selectionKey。
selectedKeys()办法是返回有事件产生的 selectionKey。
下面就是 Selector 的简略工作流程，上面我将附上代码，因为有较具体的正文，所以除了重要知识点我不再多介绍。
Server
package net.nio.serverclient;
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 NIOServer {public static void main(String[] args) throws Exception {
// 开启 ServerSocketChannel 的监听
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 绑定端口 8000
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8000));
// 创立 Selector 对象
Selector selector = Selector.open();
// 设置监听为非阻塞
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将 ServerSocketChannel 注册到 Selector 中（注册事件为 ACCEPT）serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//Selector 监听 ACCEPT 工夫
while (true) {
// 未有事件产生（上面是期待），返回值为 int, 代表事件产生个数
if (selector.select(1000) == 0) {System.out.println("服务器期待了 1S，无事件产生。。。。");
continue;
}
// 有客户端申请过去，就获取到相干的 selectionKeys 汇合
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
// 获取到事件
SelectionKey selectionKey = iterator.next();
// 移出读取过的事件
iterator.remove();
// 依据对应事件对应解决
if (selectionKey.isAcceptable()) {
// 有新的客户端连贯服务器
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
// 给客户端设置非阻塞
socketChannel.configureBlocking(false);
// 设置该 SocketChannel 为读事件，并为它绑定一个 Buffer
socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ,ByteBuffer.allocate(1024));
}
if (selectionKey.isReadable()) {
// 通过 Key 反向获取到事件的 channel
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
// 获取到事件绑定的 buffer
ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) selectionKey.attachment();
socketChannel.read(byteBuffer);
// 重置缓冲
byteBuffer.clear();
String message = new String(byteBuffer.array());
System.out.println("接管到客户端信息为:"+ message);
}
}
}
}
}
Client
package net.nio.serverclient;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Scanner;
public class NIOClient {public static void main(String[] args) throws Exception {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("localhost",8000);
socketChannel.configureBlocking(false);
// 如果客户端未连贯上服务器
if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {System.out.println("客户端连贯不上服务器。。。。");
// 如果客户端没有实现连贯
while (!socketChannel.finishConnect()) {System.out.println("连贯中。。。。");
}
}
// 进入到这里阐明连贯胜利
while(true) {Scanner scanner = new Scanner(System.in);
String message = scanner.nextLine();
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap(message.getBytes());
// 将 buffer 中的数据写入 socketChannel
socketChannel.write(byteBuffer);
System.out.println("发送结束");
}
}
}
咱们这里能够发现，只须要主函数中进行一个死循环，死循环中对 selector 注册的 channel 进行监听（select()办法），有事件产生则依据 channel 注册的监听事件对应进行解决。
这里须要留神的是须要将 ServerSocketChannel 和 SocketChannel 编程非阻塞（调用 configureBlocking(false)），不然是无奈注册到 Selector 中。
还有一件事须要留神：咱们每次是通过 iterator（迭代器）遍历产生工夫的 Set，为了防止反复解决工夫，咱们在获取产生工夫的 selctionKey 当前，就将其 remove()。
最初
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