上一篇介绍了五种NIO模型，本篇将介绍Java中的NIO类库，为学习netty做好铺垫
Java NIO 由3个核心组成，分别是Channels,Buffers,Selectors。本文主要介绍着三个部分。
Channel
所有的I/O都从一个Channel开始。通道与流不同，通道是双向的，流是单向的。
即可以从通道中读取数据，也可以写数据到通道里 。
读的话，是从通道读取数据到缓冲区，写的话是从缓冲区写入数据到通道。
四种通道：
- FileChannel.从文件中读写数据
- DatagramChannel.通过UDP协议，读写网络中的数据
- SocketChannel,能通过TCP协议来读写网络中数据,常用于客户端
- ServerSocketChannel。监听TCP连接，对每个新进来的连接会创建一个SocketChannel。
Buffer
Java NIO中的Buffer用于NIO通道进行交互。
缓冲区本质上一块可以写入数据，也可以从中读取数据的内存。也就是堆外内存，也叫直接内存。
当向Buffer写入数据时，Buffer会记录下写了多少数据，一旦要读取数据，需要通过flip（）方法将Buffer从写模式切换到度模式。
在读模式下，可以读取之前写入到Buffer的所有数据。
一旦读完了所有数据，就需要情况缓存区，让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区，调用clear（）或者compact（）方法。
clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。
任何未读的数据将被移到缓冲区的起始处，新写入的数据将放大缓冲区未读数据的后面。
Buffer的capacity，position和limit
capacity
capacity作为一个内存块，buffer有一个固定的大小值，也叫capacity,只能向内存中写入byte，long，char等类型。一旦Buffer满了，需要将其清空。
position
当写数据到Buffer中是，position表示当前的位置。初始的position值为0，当一个byte，long等数据写到buffer后，position会向前移动到下一个可插入数据的单元。positon最大可谓capacity-1.
当读取数据时，也是从特定位置读。将Buffer从写模式切换到读模式，positon会被重置0，当从Buffer的position处读取数据时，position向前移动到想一个可以读的位置。
limit
在写模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。写模式下，limit等于buffer的capacity
Buffer的分配
要想获得一个Buffer对象首先要进行分配。 每一个Buffer类都有一个allocate方法。下面是一个分配48字节capacity的ByteBuffer的例子。
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate();
Selector
Selector（选择器）是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道，并能够检测到通道是否为读写事件准备好的的组件。所以Selector可以单个线程处理多个Channel。
为什么使用Selector
Selector能够使用一个线程来处理所有通道。但是对于如今的操作系统和CPU来说，多线程已经较过去效率高了很多。
Selector的创建
1.通过调用Selector.open()方法创建一个Selector
2.将Channel注册到Selector上配合使用，可使用Channel.register方法来实现，如下
servChannel.configureBlocking(false);
servChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
与Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。这意味着FileChannel与Selector不能一起使用，因为FileChannel不能切换到非阻塞模式。
3.通道触发意味着该事件已经就绪。Java中有如下常量对应着通道事件。
- SelectionKey.OP_CONNECT（连接就绪）：Channel成功连接到另一个服务器
- SelectionKey.OP_ACCEPT（接收就绪）：Channel准备好接收进入新的连接
- SelectionKey.OP_READ（读就绪）：Channel有数据可以读
- SelectionKey.OP_WRITE（写就绪）：Chanel有数据可以写
4.SelectionKey
当向Selector注册Channel时，register（）方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含interest集合，ready集合，Channel，Selector，附加的对象（可选）。
interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合。
ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。
用NIO创建的客户端与服务端：
服务端：
package com.nio; 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.Set; public class MutipleexerTimeServer implements Runnable{ private Selector selector; private ServerSocketChannel servChannel; private volatile boolean stop = false; /**
* 创建多路复用器，绑定NIO端口
*
* @param port
*/
public MutipleexerTimeServer(int port){
try{
selector = Selector.open();
servChannel = ServerSocketChannel.open();
servChannel.configureBlocking(false);
servChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
servChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port),1024);
System.out.println("the time server start at port: "+port );
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
} public void stop(){
this.stop = stop;
} @Override
public void run() {
while (!stop){
try {
// selector每隔一秒唤醒一次
selector.select(1000);
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = selectionKeys.iterator();
SelectionKey key = null;
while (it.hasNext()){
key = it.next();
it.remove();
try {
handlerInput(key);
}catch (Exception e){
if (key !=null){
key.cancel();
if (key.channel() !=null){
key.channel().close();
}
}
}
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
} // 多路复用器关闭后，所有注册到上面的channel和pipe等资源都不被自动去注册并关闭，所有不需要重复释放资源
if (selector!=null){
try {
selector.close();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
} private void handlerInput(SelectionKey key) throws Exception{
if (key.isValid()){
// 处理新接入的请求消息
if (key.isAcceptable()){
// Accept the new Connection
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
// 已完成TCP三次握手
SocketChannel sc = ssc.accept();
sc.configureBlocking(false);
// Add the new connection to the selector
sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
} if (key.isReadable()){
// Read the data
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int readBytes = sc.read(readBuffer);
if (readBytes>0){
readBuffer.flip();
byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
readBuffer.get(bytes);
String body = new String(bytes,"UTF-8");
System.out.println("server receive order: "+body);
String correntTime = "QUERY".equalsIgnoreCase(body)?new Date(System.currentTimeMillis()).toString():"BAD ORDER";
doWrite(sc,correntTime);
}else if (readBytes<0){
// 对端链路关闭
key.cancel();
sc.close();
}else {
;
}
}
}
} private void doWrite(SocketChannel channel,String response) throws Exception{
if (response!=null && response.trim().length()>0){
byte[] bytes = response.getBytes();
ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(bytes.length);
writeBuffer.put(bytes);
writeBuffer.flip();
channel.write(writeBuffer);
}
}
} package com.nio;
/**
* 启动类
*/
public class TimeServer { public static void main(String args[]){
int port = 9816;
MutipleexerTimeServer timeServer = new MutipleexerTimeServer(port);
new Thread(timeServer,"nit").start();
}
}
客户端：
package com.nio.client; 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.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set; /**
* @author tangj
* @date 2018/6/14 23:13
*/
public class TimeClientHandle implements Runnable{ private String host; private int port; private Selector selector; private SocketChannel socketChannel; private volatile boolean stop; public TimeClientHandle(String host,int port){
this.host = host;
this.port = port;
try{
selector = Selector.open();
socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.configureBlocking(false);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
System.exit(-1);
}
} @Override
public void run() {
try{
doConnect();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
System.exit(1);
} while (!stop){
try{
selector.select(1000);
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = selectionKeys.iterator();
SelectionKey key = null;
while (it.hasNext()){
key = it.next();
it.remove();
try {
handlerInput(key);
}catch (Exception e){
if (key!=null){
key.cancel();
if (key.channel() != null){
key.channel().close();
}
}
}
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
System.exit(1);
}
} // 多路复用器关闭后，所有注册到上面的channel和pipe等资源都不被自动去注册并关闭，所有不需要重复释放资源
if (selector!=null){
try {
selector.close();
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
} private void handlerInput(SelectionKey key) throws Exception{
if (key.isValid()){
// 判断是否连接成功
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
if (key.isConnectable()){
if (sc.finishConnect()) {
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
doWrite(sc);
}else {
// 连接失败
System.exit(1);
} }
if (key.isReadable()){
ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int readBytes = sc.read(readBuffer);
if (readBytes >0){
readBuffer.flip();
byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
readBuffer.get(bytes);
String body = new String(bytes,"UTF-8");
System.out.println("NOW IS： "+body);
this.stop = true;
}else if (readBytes < 0){
// 对端链路关闭
key.cancel();
sc.close();
}else {
; //读到0字节，忽略
}
}
}
} private void doConnect() throws Exception{
// 如果直接连接成功，则注册到多路复用器上，发送请求信息，读应答
if (socketChannel.connect(new InetSocketAddress(host,port))){
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
doWrite(socketChannel);
}else {
socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_CONNECT);
}
} private void doWrite(SocketChannel sc) throws IOException{
byte[] req = "QUERY".getBytes();
ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(req.length);
writeBuffer.put(req);
writeBuffer.flip();
sc.write(writeBuffer);
if (!writeBuffer.hasRemaining()){
System.out.println("send order 2 server secceed");
}
}
} package com.nio.client; /**
* @author tangj
* @date 2018/6/14 22:56
*/
public class TimeClient {
public static void main(String args[]){
new Thread(new TimeClientHandle("127.0.0.1",9816)).start();
}
}
参考:
并发编程网
《Netty权威指南》
代码地址：