Java NIO 入门

liaorio 发布于2019-08-14 17:35 / 2069人阅读

摘要：关于多路复用很多人用过和接口，用来操作文件等等操作。熟悉操作系统的人会知道，操作非阻塞无非几种多路复用这里的复用模型有几个是操作系统相关的也就是说，并不是所有的操作系统都可以用，典型的就是是的专利，是的专利比如。

关于多路复用

很多人用过InputStream和OutputStream接口，用来操作文件、Socket等等 IO 操作。
如果是简单的，速度较快的 IO 操作，我们用Stream类的接口，依然可以风生水起。
如果你要使用非阻塞的 IO 的话，他们可能就满足不了你了。

熟悉操作系统的人会知道，操作非阻塞 IO 无非几种多路复用：

select

poll

epoll

kqueue

IOCP

这里的复用模型有几个是操作系统相关的——也就是说，并不是所有的操作系统都可以用，典型的就是IOCP是Windows的"专利"，kqueue是BSD的"专利"（比如macOS）。

那么 java 作为一门跨平台的语言解决方案，是如何在虚拟机上使用 non-blocking IO 的呢？
具体的实现我们可以不管，它使用了Selector的 API，调用方式非常类似select。

Channel & ByteBuffer vs Stream

在nio中，不再使用Stream API对Socket进行交互，而是使用Channel和ByteBuffer进行交互，
Channel负责管道的工作，ByteBuffer负责缓存的工作。

原先InputStream和OutputStream的工作就由Channel做掉了，如果这个Channel支持Select模型的话，它就是SelectableChannel的子类。
那么，在消息循环的模型中，首先要建立循环，像我们的Looper.loop()一样，我们先用Selector.open()新建一个Selector

Selector eventSelector = Selector.open();

// 设置这个 channel 是非阻塞的
socketChannel.configureBlocking(false);

// 注册到 selector 里，并设置好关心的事件
socketSelectionKey = socketChannel.register(eventSelector, SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);

Selector

接下来调用 eventSelector.select() 阻塞，就能在你关心的事件到来的时候，阻塞就会被唤醒，处理事件。

sample:

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

        if (key.isWritable()) {
            // 当 socket 可写
            internalOnWrite((WritableByteChannel) key.channel());
        }
        iterator.remove();
    }
}

总结

nio 对于客户端的优势几乎没有，但是可以让代码更好管理; 如果这时候你使用的是ServerSocket，好处就立马体现了，因为你的业务需求很可能是这样：

master 线程，开启 accept.

如果有客户接入，开启一个 worker，用来服务 client。

服务完后，保持或者关闭这个连接。

（这个业务模型类似Apache httpd）这样的业务模型可能导致过多的线程开销，使得并发量并不高。

那么，老生常谈的event-driven的模型在java中，就差不多是这样的逻辑：

master 线程，开启 selector，并为 ServerSocket 注册 accept, read, write 等事件。

客户接入，为 client socket 注册 read, write 事件，依旧在该线程里面进行循环。

当 event trigger 的时候，处理相关业务逻辑。

第二个模型只启动了一个线程，所有的IO操作都在 OS 里面完成了，用户空间内的资源消耗大大降低，这也是我们把 Server 端的 IO 改成 nio 的优势。

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