Java NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面,主要包括非阻塞,Buffer,内存映射,块读取。系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写,包括对端口和文件的操作上,过去,在打开一个I/O通道后,read()将一直等待在端口一边读取字节内容,如果没有内容进来,read()也是傻傻的等,这会影响我们程序继续做其他事情,那么改进做法就是开设线程,让线程去等待,但是这样做也是相当耗费资源的。

Java NIO非堵塞技术实际是采取Reactor模式,或者说是Observer模式为我们监察I/O端口,如果有内容进来,会自动通知我们,这样,我们就不必开启多个线程死等,从外界看,实现了流畅的I/O读写,不堵塞了。

 

原来的 I/O 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据。 面向流 的 I/O 系统一次一个字节地处
理数据。一个输入流产生一个字节的数据,一个输出流消费一个字节的数据。为流式数据创建过滤器非常容易。链接几个过滤器,以便每个过滤器只负责单个复杂处理机制的一部分,这样也是相对简单的。不利的一面是,面向流的 I
/O 通常相当慢。 一个 面向块 的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的I/O 所具有的优雅性和简单性。 


 本文主要简单介绍NIO的基本原理,在下一篇文章中,将结合Reactor模式和著名线程大师Doug Lea的一篇文章深入讨论。

NIO主要原理和适用。

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者,只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情,当有事件发生时,他会通知我们,传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后,我们从这个Channel中读取数据,放心,包准能够读到,接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问,不断的轮询(目前就这一个算法),一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生,比如数据来了,他就会站起来报告,交出一把钥匙,让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

首先简单的印象是NIO快,所以想写个程序验证一下.如下复制:

  public   static   void  test2(String name1, String name2)   {
         
long  start  =  System.currentTimeMillis();
          
try    {
            FileInputStream fis  
=   new  FileInputStream(name1);
            FileOutputStream fos  
=   new  FileOutputStream(name2);
             
byte [] buf  =   new   byte [ 8129 ];
              
while  ( true )   {                
                 
int  n  =  fis.read(buf);
                  
if  (n  ==   - 1 )   {
                      
break ;
                 }
 
                 fos.write(buf, 
0 ,n);
             }
 
             fis.close();
            fos.close();
          }
   catch  (Exception e)   {
            e.printStackTrace();
        }
 
         
long  end  =  System.currentTimeMillis();
          
long  time  =  end  -  start;
        System.out.println(time);
     }
 
    
       
public   static   void  test3(String name1, String name2)   {
         
long  start  =  System.currentTimeMillis();
           
try    {
             FileInputStream in  
=   new  FileInputStream(name1);
             FileOutputStream out  
=   new  FileOutputStream(name2);
            FileChannel fc1  
=  in.getChannel();
            FileChannel fc2  
=  out.getChannel();
            ByteBuffer bb  
=  ByteBuffer.allocate( 8129 );
               
while  ( true )   {
                 bb.clear();
                 
int  n  =  fc1.read(bb);
                   
if  (n  ==   - 1 )   {
                      
break ;
                }
 
                 bb.flip();
                 fc2.write(bb);
             }
 
             fc1.close();
            fc2.close();
          }
   catch  (IOException e)   {
  
        }
 
          
long  end  =  System.currentTimeMillis();
          
long  time  =  end  -  start;
         System.out.println(time);
     }
 

本以为可以结束,结果测试结果出乎意料,函数一比函数二要快,就是说Old IO快于NIO ,从此也就开始了整个过程:


 为了了解这个问题,仔细搜索并仔细再看IBM 的NIO教程,看到如下这段话
 ---------------------------------------------
 在 JDK 1.4 中原来的 I/O 包和 NIO 已经很好地集成了。 java.io.* 已经以 NIO 为基础重新实现了,
 所以现在它可以利用 NIO 的一些特性。例如, java.io.* 包中的一些类包含以块的形式读写数据的方法,
 这使得即使在更面向流的系统中,处理速度也会更快。 也可以用 NIO 库实现标准 I/O 功能。例如,
 可以容易地使用块 I/O 一次一个字节地移动数据。但是正如您会看到的,NIO 还提供了原 I/O 包中所没有的许多好处。
    ---------------------------------------------

了解了这个基本原理,我们结合代码看看使用,在使用上,也在分两个方向,一个是线程处理,一个是用非线程,后者比较简单,看下面代码:

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.*;
import java.net.*;
import java.util.*
/**
*
@author Administrator
@version
*/

public class NBTest {


  
/** Creates new NBTest */
  
public NBTest()
  
{
  }


  
public void startServer() throws Exception
  
{
  
int channels = 0;
  
int nKeys = 0;
  
int currentSelector = 0;

  
//使用Selector
  Selector selector = Selector.open();

  
//建立Channel 并绑定到9000端口
  ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  InetSocketAddress address 
= new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000); 
  ssc.socket().bind(address);

  
//使设定non-blocking的方式。
  ssc.configureBlocking(false);

  
//向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
  SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  printKeyInfo(s);

  
while(true//不断的轮询
  {
    debug(
"NBTest: Starting select");

    
//Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
    nKeys = selector.select();
    
//如果有我们注册的事情发生了,它的传回值就会大于0
    if(nKeys > 0)
    
{
      debug(
"NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys);

      
//Selector传回一组SelectionKeys
      
//我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
      Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
      Iterator i 
= selectedKeys.iterator();
      
while(i.hasNext())
      
{
         s 
= (SelectionKey) i.next();
         printKeyInfo(s);
         debug(
"NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());

         
//一个key被处理完成后,就都被从就绪关键字(ready keys)列表中除去
         i.remove();
         
if(s.isAcceptable())
         
{
           
// 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
           Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
           SocketChannel sc 
= socket.getChannel();

           sc.configureBlocking(
false);
           sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ 
|SelectionKey.OP_WRITE);
                      System.out.println(
++channels);
         }

         
else
         
{
           debug(
"NBTest: Channel not acceptable");
         }

      }

   }

   
else
   
{
      debug(
"NBTest: Select finished without any keys.");
   }


  }


}



private static void debug(String s)
{
  System.out.println(s);
}



private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
{
  String s 
= new String();

  s 
= "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
  s 
+= ", Read: " + sk.isReadable();
  s 
+= ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
  s 
+= ", Cnct: " + sk.isConnectable();
  s 
+= ", Wrt: " + sk.isWritable();
  s 
+= ", Valid: " + sk.isValid();
  s 
+= ", Ops: " + sk.interestOps();
  debug(s);
}



/**
@param args the command line arguments
*/

public static void main (String args[])
{
  NBTest nbTest 
= new NBTest();
  
try
  
{
    nbTest.startServer();
  }

    
catch(Exception e)
  
{
    e.printStackTrace();
  }

}


}





这是一个守候在端口9000的noblock server例子,如果我们编制一个客户端程序,就可以对它进行互动操作,或者使用telnet 主机名 90000 可以链接上。

通过仔细阅读这个例程,相信你已经大致了解NIO的原理和使用方法,下一篇,我们将使用多线程来处理这些数据,再搭建一个自己的Reactor模式。