NIO阻塞与非阻塞IO

本文详细介绍了Java NIO网络通信的三个核心概念:通道(Channel)、缓冲区(Buffer)和选择器(Selector),并通过示例代码展示了阻塞模式与非阻塞模式下的客户端和服务端实现。

一、使用NIO完成网络通信的三个核心
1、通道(Channel):负责连接
java.nio.channels.Channel 接口
|– SelectableChannel
|– SocketChannel
|–ServerChannel
|–DatagramChannel
|–Pipe.SinkChannel
|–Pipe.SourceChannel

2、缓冲区(Buffer): 负责数据的存取
3、选择器(Selector): 是SelectableChannel 的多路复用器,用于监控SelectableChannel 的IO状况

阻塞

package nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

import org.junit.Test;

public class TestBlockingNIO {
    @Test
    public void client() throws IOException{
        //1、获取通道
        SocketChannel sChannel=SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1",9898));
        FileChannel inChannel=FileChannel.open(Paths.get("1.jpg"), StandardOpenOption.READ);
        //2、获取指定大小的缓冲区域
        ByteBuffer buf=ByteBuffer.allocate(1024);
        //3、读取本地文件,并发送到服务端去
        while(inChannel.read(buf)!=-1){
            buf.flip();
            sChannel.write(buf);
            buf.clear();
        }
        //4、关闭通道
        inChannel.close();
        sChannel.close();
    }

    @Test
    public void server() throws IOException{
        //1、获取通道
        ServerSocketChannel ssChannel=ServerSocketChannel.open();
        FileChannel outChannel=FileChannel.open(Paths.get("2.jpg"),StandardOpenOption.WRITE,StandardOpenOption.CREATE);
        //2、绑定连接
        ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));
        //3、获取客户端连接的通道
        SocketChannel sChannel=ssChannel.accept();
        //4、分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf=ByteBuffer.allocate(1024);
        //5、接受客户端的数据,并保存到本地
        while(sChannel.read(buf)!=-1){
            buf.flip();
            outChannel.write(buf);
            buf.clear();
        }
        //6、关闭通道
        sChannel.close();
        ssChannel.close();
        outChannel.close();
    }
}

非阻塞

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.util.Date;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;

import org.junit.Test;

/*
 * 一、使用 NIO 完成网络通信的三个核心:
 * 
 * 1. 通道(Channel):负责连接
 *      
 *     java.nio.channels.Channel 接口:
 *          |--SelectableChannel
 *              |--SocketChannel
 *              |--ServerSocketChannel
 *              |--DatagramChannel
 * 
 *              |--Pipe.SinkChannel
 *              |--Pipe.SourceChannel
 * 
 * 2. 缓冲区(Buffer):负责数据的存取
 * 
 * 3. 选择器(Selector):是 SelectableChannel 的多路复用器。用于监控 SelectableChannel 的 IO 状况
 * 
 */
public class TestNonBlockingNIO {

    //客户端
    @Test
    public void client() throws IOException{
        //1. 获取通道
        SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9898));

        //2. 切换非阻塞模式
        sChannel.configureBlocking(false);

        //3. 分配指定大小的缓冲区
        ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

        //4. 发送数据给服务端
        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. 关闭通道
        sChannel.close();
    }

    //服务端
    @Test
    public void server() throws IOException{
        //1. 获取通道
        ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();

        //2. 切换非阻塞模式
        ssChannel.configureBlocking(false);

        //3. 绑定连接
        ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9898));

        //4. 获取选择器
        Selector selector = Selector.open();

        //5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”
        ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        //6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件
        while(selector.select() > 0){

            //7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)”
            Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();

            while(it.hasNext()){
                //8. 获取准备“就绪”的是事件
                SelectionKey sk = it.next();

                //9. 判断具体是什么事件准备就绪
                if(sk.isAcceptable()){
                    //10. 若“接收就绪”,获取客户端连接
                    SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();

                    //11. 切换非阻塞模式
                    sChannel.configureBlocking(false);

                    //12. 将该通道注册到选择器上
                    sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                }else if(sk.isReadable()){
                    //13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道
                    SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();

                    //14. 读取数据
                    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. 取消选择键 SelectionKey
                it.remove();
            }
        }
    }
}
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