java核心技術-NIO

1、reactor（反應器）模式

　　使用單線程模擬多線程，提高資源利用率和程序的效率，增加系統吞吐量。下面例子比較形象的說明了什么是反應器模式：

　　一個老板經營一個飯店，

　　傳統模式 - 來一個客人安排一個服務員招呼，客人很滿意；（相當于一個連接一個線程）

　　后來客人越來越多，需要的服務員越來越多，資源條件不足以再請更多的服務員了，傳統模式已經不能滿足需求。老板之所以為老板自然有過人之處，老板發現，服務員在為客人服務時，當客人點菜的時候，服務員基本處于等待狀態，（阻塞線程，不做事）。

　　于是乎就讓服務員在客人點菜的時候，去為其他客人服務，當客人菜點好后再招呼服務員即可。 --反應器（reactor）模式誕生了

　　飯店的生意紅紅火火，幾個服務員就足以支撐大量的客流量，老板用有限的資源賺了更多的money~~~~^_^

　通道：類似于流，但是可以異步讀寫數據（流只能同步讀寫），通道是雙向的，（流是單向的），通道的數據總是要先讀到一個buffer 或者從一個buffer寫入，即通道與buffer進行數據交互。

通道類型：　　

FileChannel：從文件中讀寫數據。　　
DatagramChannel：能通過UDP讀寫網絡中的數據。　　
SocketChannel：能通過TCP讀寫網絡中的數據。　　
ServerSocketChannel：可以監聽新進來的TCP連接，像Web服務器那樣。對每一個新進來的連接都會創建一個SocketChannel。　　
　-　FileChannel比較特殊，它可以與通道進行數據交互，不能切換到非阻塞模式，套接字通道可以切換到非阻塞模式；

緩沖區 - 本質上是一塊可以存儲數據的內存，被封裝成了buffer對象而已！

緩沖區類型：

ByteBuffer　　
MappedByteBuffer　　
CharBuffer　　
DoubleBuffer　　
FloatBuffer　　
IntBuffer　　
LongBuffer　　
ShortBuffer　　
常用方法：

allocate() - 分配一塊緩沖區　　
put() - 向緩沖區寫數據
get() - 向緩沖區讀數據　　
filp() - 將緩沖區從寫模式切換到讀模式　　
clear() - 從讀模式切換到寫模式，不會清空數據，但后續寫數據會覆蓋原來的數據，即使有部分數據沒有讀，也會被遺忘；　　
compact() - 從讀數據切換到寫模式，數據不會被清空，會將所有未讀的數據copy到緩沖區頭部，后續寫數據不會覆蓋，而是在這些數據之后寫數據
mark() - 對position做出標記，配合reset使用
reset() - 將position置為標記值　　　　
緩沖區的一些屬性：

capacity - 緩沖區大小，無論是讀模式還是寫模式，此屬性值不會變；
position - 寫數據時，position表示當前寫的位置，每寫一個數據，會向下移動一個數據單元，初始為0；最大為capacity - 1，切換到讀模式時，position會被置為0，表示當前讀的位置

limit - 寫模式下，limit 相當于capacity 表示最多可以寫多少數據，切換到讀模式時，limit 等于原先的position，表示最多可以讀多少數據。

非直接緩沖區：通過allocate() 方法分配緩沖區,將緩沖區建立在JVM內存中

直接緩沖區：通過allocateDirect() 方法直接緩沖區將緩沖區建立在物理內存中

2.1 關于緩沖區各個屬性的測試

    String str = "abcde";//1. 分配一個指定大小的緩沖區ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);System.out.println("--------------allocate()----------------");System.out.println(buf.position());//0System.out.println(buf.limit());//1024System.out.println(buf.capacity());//1024//2. 利用put存入數據到緩沖區中去buf.put(str.getBytes());System.out.println("----------------put()-------------------");System.out.println(buf.position());//5System.out.println(buf.limit());//1024System.out.println(buf.capacity());//1024//3. 切換到讀取模式buf.flip();System.out.println("----------------flip()------------------");System.out.println(buf.position());//0System.out.println(buf.limit());//5System.out.println(buf.capacity());//1024//4. 利用get() 讀取緩沖區中的數據byte[] dst = new byte[buf.limit()];buf.get(dst);System.out.println(new String(dst,0,dst.length));System.out.println("----------------get()------------------");System.out.println(buf.position());//5System.out.println(buf.limit());//5System.out.println(buf.capacity());//1024//5.可重復讀buf.rewind();System.out.println("----------------rewind()------------------");System.out.println(buf.position());//0System.out.println(buf.limit());//5System.out.println(buf.capacity());//1024//6.clear(): 清空緩沖區, 但是緩沖區的數據依然存在, 但是處于被遺忘的狀態buf.clear();System.out.println("----------------clear()-------------------");System.out.println(buf.position());//0System.out.println(buf.limit());//1024System.out.println(buf.capacity());//1024byte[] newByte = new byte[buf.limit()];buf.get(newByte);System.out.println(new String(newByte,0,newByte.length));

2.2 關于通道的使用

1.利用通道進行文件的復制非直接緩沖區

    FileInputStream fis = null;FileOutputStream fos = null;FileChannel inChannel = null;FileChannel outChannel = null;try {fis = new FileInputStream("1.jpg");fos = new FileOutputStream("2.jpg");// ①獲取通道inChannel = fis.getChannel();outChannel = fos.getChannel();// ②將通道中的數據存入緩沖區ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 將通道中的數據存入緩沖區while (inChannel.read(byteBuffer) != -1) {byteBuffer.flip(); // 切換讀取數據的模式outChannel.write(byteBuffer);byteBuffer.clear();}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();} finally {if (inChannel != null) {try {inChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (outChannel != null) {try {outChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (fis != null) {try {fis.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if (fos != null) {try {fos.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}

2.通道之間的傳輸

CREATE_NEW：如果文件不存在就創建，存在就報錯

CREATE：如果文件不存在就創建，存在創建(覆蓋)

    FileChannel inChannel = null;FileChannel outChannel = null;try {inChannel = FileChannel.open(Paths.get("hello.txt"), StandardOpenOption.READ);outChannel = FileChannel.open(Paths.get("hello2.txt"), StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE_NEW);inChannel.transferTo(0, inChannel.size(), outChannel);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}  finally {if(inChannel != null){try {inChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if(outChannel != null){try {outChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}

使用直接緩沖區完成內存文件的復制

FileChannel inChannel = null;
FileChannel outChannel = null;
try {inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);outChannel = FileChannel.open(Paths.get("x.jpg"), StandardOpenOption.READ,StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE_NEW);MappedByteBuffer inMappedBuffer = inChannel.map(MapMode.READ_ONLY, 0, inChannel.size());MappedByteBuffer outMappedBuffer = outChannel.map(MapMode.READ_WRITE, 0, inChannel.size());System.out.println(inMappedBuffer.limit());byte[] b = new byte[inMappedBuffer.limit()];;inMappedBuffer.get(b);outMappedBuffer.put(b);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();
} finally {if(inChannel != null){try {inChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}if(outChannel != null){try {outChannel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}

2.3 重點 NIO-非阻塞IO

個人認為 NIO 最難的兩點一個是對于選擇器和選擇鍵的理解其次是對于網絡通信模型的理解

本章內容以防過長只講解 NIO 的使用方法上述兩點參看下回分解

阻塞IO示例：

//客戶端
@Test
public void client() throws IOException{SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));FileChannel inChannel = FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);while(inChannel.read(buf) != -1){buf.flip();sChannel.write(buf);buf.clear();}sChannel.shutdownOutput();//接收服務端的反饋int len = 0;while((len = sChannel.read(buf)) != -1){buf.flip();System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));buf.clear();}inChannel.close();sChannel.close();
}//服務端
@Test
public void server() throws IOException{ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.jpg"), StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE);ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);while(sChannel.read(buf) != -1){buf.flip();outChannel.write(buf);buf.clear();}//發送反饋給客戶端buf.put("服務端接收數據成功".getBytes());buf.flip();sChannel.write(buf);sChannel.close();outChannel.close();ssChannel.close();
}

非阻塞IO示例-TCP:

//客戶端br/>@Test
public void client() throws IOException{
//1. 獲取通道
SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));

    //2. 切換非阻塞模式sChannel.configureBlocking(false);//3. 分配指定大小的緩沖區ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);//4. 發送數據給服務端Scanner scan = new Scanner(System.in);while(scan.hasNext()){String str = scan.next();buf.put((new Date().toString() + "\n" + str).getBytes());buf.flip();sChannel.write(buf);buf.clear();}//5. 關閉通道sChannel.close();
}//服務端
@Test
public void server() throws IOException{//1. 獲取通道ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();//2. 切換非阻塞模式ssChannel.configureBlocking(false);//3. 綁定連接ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));//4. 獲取選擇器Selector selector = Selector.open();//5. 將通道注冊到選擇器上, 并且指定“監聽接收事件”ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);//6. 輪詢式的獲取選擇器上已經“準備就緒”的事件while(selector.select() > 0){//7. 獲取當前選擇器中所有注冊的“選擇鍵(已就緒的監聽事件)”Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();while(it.hasNext()){//8. 獲取準備“就緒”的是事件SelectionKey sk = it.next();//9. 判斷具體是什么事件準備就緒if(sk.isAcceptable()){//10. 若“接收就緒”，獲取客戶端連接SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();//11. 切換非阻塞模式sChannel.configureBlocking(false);//12. 將該通道注冊到選擇器上sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);}else if(sk.isReadable()){//13. 獲取當前選擇器上“讀就緒”狀態的通道SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();//14. 讀取數據ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);int len = 0;while((len = sChannel.read(buf)) > 0 ){buf.flip();System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));buf.clear();}}//15. 取消選擇鍵 SelectionKeyit.remove();}}
}

非阻塞IO示例-UDP:

@Test
public void send() throws IOException{DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();dc.configureBlocking(false);ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);Scanner scan = new Scanner(System.in);while(scan.hasNext()){String str = scan.next();buf.put((new Date().toString() + ":\n" + str).getBytes());buf.flip();dc.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));buf.clear();}dc.close();
}@Test
public void receive() throws IOException{DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();dc.configureBlocking(false);dc.bind(new InetSocketAddress(9898));Selector selector = Selector.open();dc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);while(selector.select() > 0){Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();while(it.hasNext()){SelectionKey sk = it.next();if(sk.isReadable()){ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);dc.receive(buf);buf.flip();System.out.println(new String(buf.array(), 0, buf.limit()));buf.clear();}}it.rem    歡迎工作一到五年的Java工程師朋友們加入Java群： 891219277

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