NIO主要原理和适用--Selector

NIO主要原理和适用。

 

NIO 的主要组成:

  • Channels
  • Buffers
  • Selectors

 

 

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。

 

--个人理解:selector 类似个观察者,当创建链接之后,我们需要手工的将 socketchnnel  告诉selector(注册过程),当有事件发生的时候(selector内部会对所有的注册过的channel做轮询操作,一旦有事件发生发生《例如有数据过来》,就会报告一个key ,通知客户端),我们会收到通知(??) 得到我们注册过的socket,读取数据;

 

 

package com.younglibin.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetAddress;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.Socket;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public class NBTest {

	public void startServer() throws IOException {

		// 打开selector
		Selector selector = Selector.open();

		// 打开 socketchannel
		ServerSocketChannel socketChannel = ServerSocketChannel.open();

		InetSocketAddress endpoint = new InetSocketAddress(
				InetAddress.getLocalHost(), 39000);
		// 获得服务端的socket链接并且绑定端口
		socketChannel.socket().bind(endpoint);
		// 设置block 方式, block 和 non-block
		socketChannel.configureBlocking(false);

		// 注册事件 (对于socket 有4类事件 ,接受消息、链接到这个服务器、到这个服务器读取数据、往这个服务器写数据)
		SelectionKey skey = socketChannel.register(selector,
				SelectionKey.OP_ACCEPT);

		while (true) {
			Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
			while (it.hasNext()) {
				skey = it.next();
				it.remove();
				if (skey.isAcceptable()) {
					// 获得刚刚注册的socket
					Socket socket = ((ServerSocketChannel) skey.channel())
							.accept().socket();
					SocketChannel sc = socket.getChannel();

					// 对刚刚得到的 channel 重新注册了 读 和 写 操作
					sc.configureBlocking(false);
					sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ
							| SelectionKey.OP_WRITE);

				}
			}
		}

	}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub

	}

}

 

      

 

参考资料: 下载地址:

 

chm: http://pan.baidu.com/s/1y3s5I

 

pdf: http://pan.baidu.com/s/127dl8

 



 

<think>好的,我现在需要帮助用户了解Java NIO的工作原理。用户已经提供了一些参考资料,我需要整合这些信息,并按照他们给的系统级指令来组织回答。首先,我需要确保回答结构清晰,分步骤解释,同时正确应用引用标识。还要生成相关问题,并检查LaTeX格式是否正确。 首先,回顾用户提供的引用内容: 引用[1]提到NIO的核心概念,包括非阻塞、高效,适合处理大量连接,以及核心组件如通道、缓冲区、选择器。引用[2]对比了NIO与传统IO,强调了NIO的缓冲区导向、双向通道选择器。引用[3]讨论了阻塞IO的缺点,NIO的工作模型,事件驱动机制线程通讯。引用[4]详细解释了非阻塞模式,线程如何管理多个通道。 接下来,我需要将这些信息整合成一个逻辑连贯的解答。按照用户的要求,回答需要分点,结构清晰。可能需要分为几个部分:核心原理、核心组件、工作流程、与传统IO的对比。 需要注意的是,用户要求所有行内数学表达式用$...$,但这个问题可能不涉及数学公式,所以可能不需要使用。不过如果有涉及到算法或性能分析的地方,可能需要,但根据引用内容,这里可能不涉及。不过,还是需要确认是否有必要。 然后,生成相关问题。根据用户提供的示例,问题应该围绕NIO原理、优化、应用场景等展开。例如,可能的问题包括NIO的优缺点、核心组件的作用、选择器的工作机制、与传统IO的区别等。 检查是否满足所有系统级指令:中文回答,正确引用,LaTeX正确,生成相关问题,结构清晰。 现在开始组织内容: 1. 核心原理:非阻塞IO、事件驱动、单线程处理多连接。 2. 核心组件:通道、缓冲区、选择器。 3. 工作流程:注册事件到选择器,轮询处理。 4. 与传统IO对比:阻塞与非阻塞,流与缓冲区,性能差异。 引用对应的内容到各个部分,例如提到非阻塞时引用[4],事件驱动引用[3],组件引用[1][2],选择器引用[2][3]等。 然后,生成相关问题,比如NIO的优缺点,如何优化,应用场景,选择器的作用等。 最后检查LaTeX是否正确,但可能不需要数学公式,所以这里可能没有使用。但如果有公式的话,确保格式正确。 现在撰写正式回答,确保每个引用在适当的位置标注,如[^1]、[^2]等。</think>### Java NIO 原理详解 Java NIO(New I/O)是一种基于通道(Channel)缓冲区(Buffer)的非阻塞I/O模型,旨在解决传统阻塞式I/O在高并发场景下的性能瓶颈。以下是其核心原理实现细节: --- #### 一、核心原理 1. **非阻塞模式** NIO允许线程在读写数据时不被阻塞。例如,当线程从通道读取数据时,若没有数据可用,线程可以立即处理其他任务,而非等待[^4]。这种模式通过减少线程闲置时间提升了效率。 2. **事件驱动机制** NIO通过选择器(Selector)监听多个通道的I/O事件(如连接就绪、数据可读)。当事件发生时,选择器通知线程处理,避免轮询带来的资源浪费[^3]。 3. **单线程管理多通道** 一个选择器可同时监控多个通道,通过单线程或少量线程实现高并发连接的管理,减少线程切换的开销。 --- #### 二、核心组件 1. **通道(Channel)** 双向通信管道,支持同时读写操作。常见型包括: - `SocketChannel`(网络通信) - `FileChannel`(文件操作)[^1] 2. **缓冲区(Buffer)** 数据存储容器,提供结构化访问接口(如`ByteBuffer`)。读写操作通过缓冲区完成,而非直接操作流。 3. **选择器(Selector)** 多路复用器,用于监听通道的事件(如`OP_READ`、`OP_WRITE`)。线程通过调用`Selector.select()`获取就绪事件并处理。 --- #### 三、工作流程 1. **通道注册** 将通道注册到选择器,并指定关注的事件型。 ```java channel.configureBlocking(false); // 非阻塞模式 channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); ``` 2. **事件轮询** 选择器轮询已注册的通道,返回就绪的事件集合。 ```java int readyChannels = selector.select(); ``` 3. **事件处理** 遍历就绪事件,根据事件型执行读写操作。 ```java Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys(); for (SelectionKey key : keys) { if (key.isReadable()) { // 处理读事件 } } ``` --- #### 四、与传统I/O的对比 | 特性 | NIO | 传统I/O | |--------------------|------------------------------|-----------------------| | **数据流向** | 基于缓冲区(双向) | 基于流(单向) | | **阻塞性** | 非阻塞 | 阻塞 | | **线程模型** | 单线程管理多连接(多路复用) | 一连接一线程 | | **适用场景** | 高并发、长连接 | 低并发、简单操作 | --- #### 五、性能优势与局限性 - **优势** - 减少线程数量,降低内存CPU消耗。 - 非阻塞特性适合高吞吐场景(如聊天服务器、文件传输)。 - **局限性** - 编程复杂度较高,需处理事件循环状态管理。 - 对低并发场景提升不明显[^2]。 ---
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