Java NIO 基础

1. NIO 介绍

NIO（non-blocking io）：非阻塞IO，JDK1.4 引入。

2. NIO 三大组件

2.1 Channel

Channer是读写数据的双向通道，类似于传统IO中的Stream，但是Stream只能单向操作。如：InputStream只能读操作，OutputStream只能写操作。

2.1.1 常见的 Channel

• FileChannel：文件IO通道，用于文件的读写
• DatagramChannel：UDP协议数据报通信
• SocketChannel：网络套接字IO通道，TCP协议客户端
• ServerSocketChannel：网络套接字IO通道，TCP协议服务端

2.1.2 常用方法

• read(ByteBuffer buffer)：从Channel中读取到ByteBuffer中，如果Channel中没有数据会一直堵塞到可读
• read(ByteBuffer buffer，Long timeout)：从Channel中读取到ByteBuffer中，超过时间会报错
• write(ByteBuffer buffer)：将数据写到Channel中，如果Channel中没有可写空间会一直堵塞到可写
• write(ByteBuffer buffer, Long timeout)：将数据写到Channel中，超过时间会报错
• flush()：将Channel中缓冲区数据刷到底层设备
• register(Selector selector, SelectionKey key)：将Channel注册到Selector
• configureBlocking(boolean b)：设置Channel是否为阻塞模式
• socket()：获取底层的Socket对象
• isConnected()：Channel是否已经连接上
• isReadable()：Channel是否可读
• isWriteable()：Channel是否可写
• getRemoteAddress()：Channel对应的远程地址
• getLocalAddress()：Channel对应的本地地址
• open()：Channel是否打开

2.2 Buffer

Buffer：缓冲读写数据，每一个Buffer对象关联一个字节数组。

2.2.1 常见的 Buffer

• ByteBuffer
• CharBuffer
• ShortBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• FloatBuffer
• DoubleBuffer

2.2.2 重要属性

• capacity：Buffer所占的内存大小，设置后不能修改
• limit：Buffer中可以操作的数据大小
• position：下一个要读/写的数据索引
• mark：标记当前position的位置，可以通过reset()把position恢复到mark位置

2.2.3 常用方法

• capacity()：返回capacity的值
• limit()：返回limit的值
• limit(int n)：设置limit的值
• position()：返回position的值
• position(int n): 设置position的值
• mark()：对Buffer做标记
• reset()：把position恢复到mark位置
• rewind()：设置position为0，取消mark标记
• hasRemaining()：判断Buffer中是否有元素
• get()：从Buffer中读取一个字节
• get(byte[] b)：从Buffer中读取多个字节
• get(int index)：从Buffer中读取指定索引位的字节
• put(byte b)：往Buffer中存一个字节
• put(byte[] b)：往Buffer中存多个字节
• put(int index, byte b)：往Buffer指定索引位存字节
• clear()：清空Buffer
• compact()：清空position之前的字节
• flip()：将limit设置为position的值，position设置为0

2.3 Selector

Selector配合一个线程管理多个Channel，获取Channel上发生的事件

2.3.1 四种事件类型

• OP_CONNECT：连接成功后（只客户端使用）
• OP_ACCEPT：客户端请求连接时（只服务端使用）
• OP_READ：读缓冲区有可读数据时
• OP_WRITE：写缓冲区有可写空间时
  

package com.learn.wesay;import java.io.IOException;
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.nio.charset.StandardCharsets;
import java.util.Iterator;public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建Selector管理多个ChannelSelector selector = Selector.open();// 创建服务端套接字通道ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();// 设置为非阻塞server.configureBlocking(false);// 绑定端口server.bind(new InetSocketAddress(8888));// Channel注册到Selector，只处理accept事件server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while (true) {// 没有事件发生线程阻塞，有事件线程才会恢复运行selector.select();// 所有发生的事件Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();while (iterator.hasNext()) {SelectionKey selectionKey = iterator.next();if (selectionKey.isAcceptable()) {handlerAccept(selectionKey, selector);}if (selectionKey.isReadable()) {handlerRead(selectionKey, selector);}iterator.remove();}}}private static void handlerAccept(SelectionKey selectionKey, Selector selector) {ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();try {SocketChannel channel = server.accept();channel.configureBlocking(false);channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println(channel);} catch (IOException e) {throw new RuntimeException(e);}}private static void handlerRead(SelectionKey selectionKey, Selector selector) {SocketChannel channel = (SocketChannel) selectionKey.channel();ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);try {int read = channel.read(byteBuffer);if (read == -1) {// 客户端socket正常断开selectionKey.cancel();} else {byteBuffer.flip();System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.decode(byteBuffer));}} catch (IOException e) {// 客户端socket异常断开selectionKey.cancel();}}
}

public class Client {public static void main(String[] args) throws IOException {SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8888));socketChannel.write(Charset.defaultCharset().encode("你好"));}
}