Java NIO 深入研究
No-Block 和Block IO 的區(qū)別：
一個典型的網(wǎng)絡(luò)通訊步驟為： open （新建socket Chanel ）--> connect( 嘗試建立連接) --> accept( 連接被接受) --> read( 讀取請求)send （輸出結(jié)果）--> close( 連接關(guān)閉) 。
對于一個No-Block 的網(wǎng)絡(luò)IO ，上面的每一步都是會馬上返回的，當(dāng)然返回的結(jié)果可能為null ，可能不為null ，這個要看下上文（context ）決定。一般情況下，我們都是需要不為null 的結(jié)果，這個就需要我們在適當(dāng)?shù)臅r機，執(zhí)行適當(dāng)?shù)牟襟E，這樣就會得到我們想要的結(jié)果。何為適當(dāng)?shù)臅r機？這個下面會講。
對于一個block 的網(wǎng)絡(luò)IO ，上面的每一步執(zhí)行的時候，如果沒到適當(dāng)?shù)臅r機，當(dāng)前線程就會被block 住，直到適當(dāng)?shù)臅r機，返回給你確定的結(jié)果。
當(dāng)然對與No-Block 或者Block IO ，上面的每一步都有可能會拋出IOException 異常的。
NIO 編程接觸的幾個關(guān)鍵概念：
Buffer ：是一塊連續(xù)的內(nèi)存塊，是 NIO 數(shù)據(jù)讀或?qū)懙闹修D(zhuǎn)地。Buffer 這篇blog 暫時略過不講。
Chanel ：數(shù)據(jù)的源頭或者數(shù)據(jù)的目的地，用于向 buffer 提供數(shù)據(jù)或者讀取 buffer 數(shù)據(jù) ，異步 I/O 支持。
注意chanel 有2 類，一種叫SocketChanel, 一種叫ServerSocketChanel ，看名字我們就知道，一類是普通的socket chanel ，client 端和服務(wù)器端都用的，一類是專門用在server 端的。當(dāng)然這個界限也不是絕對的，互為client 和server 的情況也是存在的。
Selector ： chanel 事件的偵聽者， 它能檢測一個或多個通道 (channel) 上的事件，并將事件分發(fā)出去。使用一個 select 線程就能監(jiān)聽多個通道上的事件，并基于事件驅(qū)動觸發(fā)相應(yīng)的響應(yīng)。
SelectionKey ： chanel 上發(fā)生的事件， 包含了事件的狀態(tài)信息和時間以及對應(yīng)的 chanel 。
Chanel 的狀態(tài)：
可連（ Connectable ）：當(dāng)一個 Chanel 完成 socket 連接操作已完成或者已失敗放棄時。
能連（ Acceptable ）：當(dāng)一個 Chanel 已經(jīng)準(zhǔn)備好接受一個新的 socket 連接時。
可讀（ Readable ）：當(dāng)一個 Chanel 能被讀時。
可寫（ Writable ）：當(dāng)一個 Chanel 能被寫時。
結(jié)合對照上面的網(wǎng)絡(luò)通訊步驟我們可以有以下推導(dǎo)出的結(jié)論：
當(dāng)一個 Server Chanel 是 Connectable 時， client 端嘗試 connect 才會成功。
當(dāng)一個 Server Chanel 是 Acceptable 時， client 的連接請求被真正受理，一個新的 chanel 會被生成，并且記錄了 localAdrress 和 remoteAddress. 為進(jìn)一步讀寫做準(zhǔn)備。
當(dāng)一個 Chanel 是 Readable 時，我們從這個 Chanel 中讀取數(shù)據(jù)才會成功。
當(dāng)一個 Chanel 是 Writable 時，我們往這個 Chanel 中寫數(shù)據(jù)才會成功。
記住一點，對于一個 No-Block 的 Chanel 來說，上面 4 個操作都會馬上返回或者拋出 IOException ，但是是不是成功就難說了，前面就說了，我們在一個 Chanel 做操作的時候，我們要密切關(guān)注 Chanel 的當(dāng)前狀態(tài)。只有在知道 Chanel 的當(dāng)前狀態(tài)時，我們才能在這個 Chanel 上做最適當(dāng)?shù)牟僮鳌?/p>
聰明的你可能馬上就會想到，要是你操作的 Chanel 的狀態(tài)的轉(zhuǎn)換信息能被你抓取，這些問題就迎刃而解了。對啦， NIO 就是這樣設(shè)計的。一個 Chanel 可以注冊一個 Selector （就像一個事件偵聽器），而且你還要告知你想要要偵聽的狀態(tài)。用一段代碼來說明下：
- selector = SelectorProvider.provider().openSelector();
- serverChannel1 = ServerSocketChannel.open();
- serverChannel1.configureBlocking(false);
- InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("localhost", 9999);
- serverChannel1.socket().bind(isa);
- serverChannel1.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
這段代碼的意思就是我們打開了一個 ServerChanel ，偵聽本機的 9999 端口，并且新建了一個 Selector, 然后這個 ServerChanel 注冊了這個 Selector ，并且指定了它感興趣的狀態(tài)類型是 OP_ACCEPT. 這樣有什么效果呢？
注意紅色那句，這句意思是selector要求serverChannel1狀態(tài)為acceptable的時候把這個消息告訴selector。
效果就是：
當(dāng)這個 ServerChanel 狀態(tài)為 Acceptable 時， Selector 就會收到一個消息，這個消息當(dāng)然就是一個 SelectionKey 對象。調(diào)用 Selector 的 selectedKeys （）方法，我們就能得到所有 Chanel 發(fā)送過來的消息。
因為 SelectionKey 包含 事件的狀態(tài)，時間以及對應(yīng)的 Chanel ，很自然的，我們遍歷這個 Set<SelectionKey>, 根據(jù) SelectionKey 的狀態(tài)，就能在相應(yīng)的 Chanel 做正確的操作。比如，能讀的時候我們就讀，能寫的時候我們就寫。
***講講 Server 端和 Client 編程的一般步驟：
對于 Client 來一般是這樣的：
- InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(host, port);
- SocketChannel sc = null;
- sc = SocketChannel.open();
- sc.connect(isa);
- sc.write(data);
- …
- Sc.read(buff);
構(gòu)造一個 InetSocketAddress 對象 --> open --> connect --> write --> read
注意這里用的不是 No-Block 的方式，因為 client 如果沒有得到 server 端的正確回應(yīng)的話就采取下一步操作無疑是沒有意義的。
Server 端：
- selector = SelectorProvider.provider ().openSelector();
- serverChannel = ServerSocketChannel.open ();
- serverChannel .configureBlocking( false );
- InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress( "localhost" , 9999 );
- serverChannel .socket().bind(isa);
- serverChannel .register( selector , SelectionKey. OP_ACCEPT );
構(gòu)造一個 Selector --> 打開一個 serverSocketChanel --> 設(shè)定 serverSocketChanel 為 no-block-->bind serverSocketChanel 到一個 host 和 port --> register Selector 并告知感興趣的狀態(tài)類型轉(zhuǎn)換。
在 SelectionKey Set 上遍歷操作：
- while (true) {
- selector.select();
- Iterator selectedKeys = this.selector.selectedKeys().iterator();
- while (selectedKeys.hasNext()) {
- SelectionKey key = (SelectionKey) selectedKeys.next();
- selectedKeys.remove();
- if (!key.isValid()) {
- continue;
- }
- if (key.isAcceptable()) {
- accept(key);
- } else if (key.isReadable()) {
- read(key);
- } else if (key.isWritable()) {
- write(key);
- }
- }
- }
在這個循環(huán)里面我們會根據(jù) SelectionKey 的狀態(tài)，采取不同的操作的。當(dāng)連接被 accepted 時， 一個新的 chanel 會被生成，并且記錄了 localAdrress 和 remoteAddress. 為進(jìn)一步讀寫做準(zhǔn)備。
accept 函數(shù)如下：
- public void accept(SelectionKey key) throws IOException {
- ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
- SocketChanel socketChannel1 = serverSocketChannel.accept();
- socketChannel1.configureBlocking(false);
- socketChannel1.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
- }
這里新的 Chanel 被構(gòu)建，***同樣會注冊到 selector ， 同時要求當(dāng)這個 Chanel 為 Readable 時，一個 SelectionKey 被放入到 Selector 中。這樣上面循環(huán)會用 read(key) 來處理這個 SelectionKey。
原文鏈接：http://tangay.iteye.com/blog/848485
【編輯推薦】
