java.nio NIO原理和使用

Java　NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面，我们知道，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。

Java NIO出现不只是一个技术性能的提高，你会发现网络上到处在介绍它，因为它具有里程碑意义，从JDK1.4开始，Java开始提高性能相关的功能，从而使得Java在底层或者并行分布式计算等操作上已经可以和C或Perl等语言并驾齐驱。

如果你至今还是在怀疑Java的性能，说明你的思想和观念已经完全落伍了，Java一两年就应该用新的名词来定义。从JDK1.5开始又要提供关于线程、并发等新性能的支持，Java应用在游戏等适时领域方面的机会已经成熟，Java在稳定自己中间件地位后，开始蚕食传统C的领域。

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。

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：

package test.java.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
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.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class MultiPortEcho {

	private int ports[];
	private ByteBuffer echoBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

	public MultiPortEcho(int ports[]) throws IOException {
		this.ports = ports;

		go();
	}

	private void go() throws IOException {
		// 创建一个选择器，需要探知的socketchannel都注册给它
		Selector selector = Selector.open();

		// Open a listener on each port, and register each one
		// with the selector
		////建立Channel 并绑定到9000端口
		for (int i = 0; i < ports.length; ++i) {
			ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
			//使设定non-blocking的方式。
			ssc.configureBlocking(false);
			ServerSocket ss = ssc.socket();
			//InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(ports[i]);
			InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
			ss.bind(address);

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

			System.out.println("Going to listen on " + ports[i]);
		}

		while (true) {//不断的轮询
			//Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了
			int num = selector.select();

			Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
			Iterator it = selectedKeys.iterator();

			while (it.hasNext()) {//如果有我们注册的事情发生了，它的传回值就会大于0
				SelectionKey key = (SelectionKey) it.next();
				//对 SelectionKey 调用 readyOps() 方法，并检查发生了什么类型的事件
				if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT) {
					// Accept the new connection
					//我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel
					ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
					SocketChannel sc = ssc.accept();
					

					// Add the new connection to the selector
					//将获得新连接的 SocketChannel 配置为非阻塞的。而且由于接受这个连接的目的是为了读取来自套接字的数据，所以我们还必须将 SocketChannel 注册到 Selector
					sc.configureBlocking(false);
					SelectionKey newKey = sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);//注意我们使用 register() 的 OP_READ 参数，将 SocketChannel 注册用于 读取 而不是 接受 新连接
					//在处理 SelectionKey 之后，我们几乎可以返回主循环了。但是我们必须首先将处理过的 SelectionKey 从选定的键集合中删除。
					//如果我们没有删除处理过的键，那么它仍然会在主集合中以一个激活的键出现，这会导致我们尝试再次处理它。
					//我们调用迭代器的 remove() 方法来删除处理过的 SelectionKey
					it.remove();

					System.out.println("Got connection from " + sc);
				} else if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_READ) == SelectionKey.OP_READ) {
					// Read the data
					SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();

					// Echo data
					int bytesEchoed = 0;
					while (true) {
						echoBuffer.clear();

						int r = sc.read(echoBuffer);

						if (r <= 0) {
							break;
						}

						echoBuffer.flip();

						sc.write(echoBuffer);
						bytesEchoed += r;
					}

					System.out.println("Echoed " + bytesEchoed + " from " + sc);

					it.remove();
				}

			}

			// System.out.println( "going to clear" );
			// selectedKeys.clear();
			// System.out.println( "cleared" );
		}
	}

	static public void main(String args[]) throws Exception {
		if (args.length <= 0) {
			System.err
					.println("Usage: java MultiPortEcho port [port port ...]");
			System.exit(1);
		}

		int ports[] = new int[args.length];

		for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
			ports[i] = Integer.parseInt(args[i]);
		}

		new MultiPortEcho(ports);
	}
}

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。

参考自http://www.jdon.com/concurrent/nio%D4%AD%C0%ED%D3%A6%D3%C3.htm