Java NIO的介绍及工作原理

 针对传统I/O 工作模式的不足，NIO 工具包提出了基于Buffer（缓冲区）、Channel（通道）、Selector（选择器）的新模式；Selector（选择器）、可选择的Channel（通道）和SelectionKey（选择键）配合起来使用，可以实现并发的非阻塞型I/O 能力。

创新互联成立以来不断整合自身及行业资源、不断突破观念以使企业策略得到完善和成熟，建立了一套“以技术为基点，以客户需求中心、市场为导向”的快速反应体系。对公司的主营项目，如中高端企业网站企划 / 设计、行业 / 企业门户设计推广、行业门户平台运营、成都app软件开发、手机网站制作设计、微信网站制作、软件开发、托管服务器等实行标准化操作，让客户可以直观的预知到从创新互联可以获得的服务效果。

NIO 工具包的成员

Buffer（缓冲器）

Buffer 类是一个抽象类，它有7 个子类分别对应于七种基本的数据类型：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer 和ShortBuffer。每一个Buffer对象相当于一个数据容器，可以把它看作内存中的一个大的数组，用来存储和提取所有基本类型(boolean 型除外)的数据。Buffer 类的核心是一块内存区，可以直接对其执行与内存有关的操作，利用操作系统特性和能力提高和改善Java 传统I/O 的性能。

Channel（通道）

Channel 被认为是NIO 工具包的一大创新点，是(Buffer)缓冲器和I/O 服务之间的通道，具有双向性，既可以读入也可以写出，可以更高效的传递数据。我们这里主要讨论ServerSocketChannel 和SocketChannel，它们都继承了SelectableChannel，是可选择的通道，分别可以工作在同步和异步两种方式下（这里的可选择不是指可以选择两种工作方式，而是指可以有选择的注册自己感兴趣的事件）。当通道工作在同步方式时，它的功能和编程方法与传统的ServerSocket、Socket 对象相似；当通道工作在异步工作方式时，进行输入输出处理不必等到输入输出完毕才返回，并且可以将其感兴趣的（如：接受操作、连接操作、读出操作、写入操作）事件注册到Selector 对象上，与Selector 对象协同工作可以更有效率的支持和管理并发的网络套接字连接。

Selector（选择器）和SelectionKey（选择键）

各类 Buffer 是数据的容器对象；各类Channel 实现在各类Buffer 与各类I/O 服务间传输数据。Selector 是实现并发型非阻塞I/O 的核心，各种可选择的通道将其感兴趣的事件注册到Selector 对象上，Selector 在一个循环中不断轮循监视这各些注册在其上的Socket 通道。SelectionKey 类则封装了SelectableChannel 对象在Selector 中的注册信息。当Selector 监测到在某个注册的SelectableChannel 上发生了感兴趣的事件时,自动激活产生一个SelectionKey对象,在这个对象中记录了哪一个SelectableChannel 上发生了哪种事件，通过对被激活的SelectionKey 的分析,外界可以知道每个SelectableChannel 发生的具体事件类型,进行相应的处理。

NIO 工作原理

通过上面的讨论，我们可以看出在并发型服务器程序中使用NIO，实际上是通过网络事件驱动模型实现的。我们应用Select 机制，不用为每一个客户端连接新启线程处理，而是将其注册到特定的Selector 对象上，这就可以在单线程中利用Selector 对象管理大量并发的网络连接，更好的利用了系统资源；采用非阻塞I/O 的通信方式，不要求阻塞等待I/O 操作完成即可返回，从而减少了管理I/O 连接导致的系统开销，大幅度提高了系统性能。

当有读或写等任何注册的事件发生时，可以从Selector 中获得相应的SelectionKey ， 从SelectionKey 中可以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel，以获得客户端发送过来的数据。由于在非阻塞网络I/O 中采用了事件触发机制，处理程序可以得到系统的主动通知，从而可以实现底层网络I/O 无阻塞、流畅地读写，而不像在原来的阻塞模式下处理程序需要不断循环等待。使用NIO，可以编写出性能更好、更易扩展的并发型服务器程序。

并发型服务器程序的实现代码

应用 NIO 工具包，基于非阻塞网络I/O 设计的并发型服务器程序与以往基于阻塞I/O 的实现程序有很大不同，在使用非阻塞网络I/O 的情况下，程序读取数据和写入数据的时机不是由程序员控制的，而是Selector 决定的。下面便给出基于非阻塞网络I/O 的并发型服务器程序的核心代码片段：

 
 
 
      
  
  
  1. import java.io.*； //引入Java.io包 
    2.   
  
  
  2. import java.net.*； //引入Java.net包 
    3.   
  
  
  3. import java.nio.channels.*； //引入Java.nio.channels包 
    4.   
  
  
  4. import java.util.*； //引入Java.util包 
    5.   
  
  
  5. public class TestServer implements Runnable 
    6.   
  
  
  6. { 
    7.   
  
  
  7. /** 
    8.   
  
  
  8. * 服务器Channel对象，负责接受用户连接 
    9.   
  
  
  9. */ 
    10.   
  
  
  10. private ServerSocketChannel server； 
    11.   
  
  
  11. /** 
    12.   
  
  
  12. * Selector对象，负责监控所有的连接到服务器的网络事件的发生 
    13.   
  
  
  13. */ 
    14.   
  
  
  14. private Selector selector； 
    15.   
  
  
  15. /** 
    16.   
  
  
  16. * 总的活动连接数 
    17.   
  
  
  17. */ 
    18.   
  
  
  18. private int activeSockets； 
    19.   
  
  
  19. /** 
    20.   
  
  
  20. * 服务器Channel绑定的端口号 
    21.   
  
  
  21. */ 
    22.   
  
  
  22. private int port ； 
    23.   
  
  
  23. /** 
    24.   
  
  
  24. * 
    25.   
  
  
  25. * 构造函数 
    26.   
  
  
  26. */ 
    27.   
  
  
  27. public TestServer()throws IOException 
    28.   
  
  
  28. { 
    29.   
  
  
  29. activeSockets=0； 
    30.   
  
  
  30. port=9999；//初始化服务器Channel绑定的端口号为9999 
    31.   
  
  
  31. selector= Selector.open()；//初始化Selector对象 
    32.   
  
  
  32. server=ServerSocketChannel.open()；//初始化服务器Channel对象 
    33.   
  
  
  33. ServerSocket socket=server.socket()；//获取服务器Channel对应的//ServerSocket对象 
    34.   
  
  
  34. socket.bind(new InetSocketAddress(port))；//把Socket绑定到监听端口9999上 
    35.   
  
  
  35. server.configureBlocking(false)；//将服务器Channel设置为非阻塞模式 
    36.   
  
  
  36. server.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT)；//将服务器Channel注册到 
    37.   
  
  
  37. Selector对象，并指出服务器Channel所感兴趣的事件为可接受请求操作 
    38.   
  
  
  38. } 
    39.   
  
  
  39. public void run() 
    40.   
  
  
  40. { 
    41.   
  
  
  41. while(true) 
    42.   
  
  
  42. { 
    43.   
  
  
  43. try 
    44.   
  
  
  44. { 
    45.   
  
  
  45. /** 
    46.   
  
  
  46. *应用Select机制轮循是否有用户感兴趣的新的网络事件发生，当没有 
    47.   
  
  
  47. * 新的网络事件发生时，此方法会阻塞，直到有新的网络事件发生为止 
    48.   
  
  
  48. */ 
    49.   
  
  
  49. selector.select()； 
    50.   
  
  
  50. } 
    51.   
  
  
  51. catch(IOException e) 
    52.   
  
  
  52. { 
    53.   
  
  
  53. continue；//当有异常发生时，继续进行循环操作 
    54.   
  
  
  54. } 
    55.   
  
  
  55. /** 
    56.   
  
  
  56. * 得到活动的网络连接选择键的集合 
    57.   
  
  
  57. */ 
    58.   
  
  
  58. Set keys=selector.selectedKeys()； 
    59.   
  
  
  59. activeSockets=keys.size()；//获取活动连接的数目 
    60.   
  
  
  60. if(activeSockets==0) 
    61.   
  
  
  61. { 
    62.   
  
  
  62. continue；//如果连接数为0，则继续进行循环操作 
    63.   
  
  
  63. } 
    64.   
  
  
  64. /** 
    65.   
  
  
  65. /** 
    66.   
  
  
  66. * 应用For—Each循环遍历整个选择键集合 
    67.   
  
  
  67. */ 
    68.   
  
  
  68. for(SelectionKey key :keys) 
    69.   
  
  
  69. { 
    70.   
  
  
  70. /** 
    71.   
  
  
  71. * 如果关键字状态是为可接受，则接受连接，注册通道，以接受更多的* 
    72.   
  
  
  72. 事件，进行相关的服务器程序处理 
    73.   
  
  
  73. */ 
    74.   
  
  
  74. if(key.isAcceptable()) 
    75.   
  
  
  75. { 
    76.   
  
  
  76. doServerSocketEvent(key)； 
    77.   
  
  
  77. continue； 
    78.   
  
  
  78. } 
    79.   
  
  
  79. /** 
    80.   
  
  
  80. * 如果关键字状态为可读，则说明Channel是一个客户端的连接通道， 
    81.   
  
  
  81. * 进行相应的读取客户端数据的操作 
    82.   
  
  
  82. */ 
    83.   
  
  
  83. if(key.isReadable()) 
    84.   
  
  
  84. { 
    85.   
  
  
  85. doClientReadEvent(key)； 
    86.   
  
  
  86. continue； 
    87.   
  
  
  87. } 
    88.   
  
  
  88. /** 
    89.   
  
  
  89. * 如果关键字状态为可写，则也说明Channel是一个客户端的连接通道， 
    90.   
  
  
  90. * 进行相应的向客户端写数据的操作 
    91.   
  
  
  91. */ 
    92.   
  
  
  92. if(key.isWritable()) 
    93.   
  
  
  93. { 
    94.   
  
  
  94. doClinetWriteEvent(key)； 
    95.   
  
  
  95. continue； 
    96.   
  
  
  96. } 
    97.   
  
  
  97. } 
    98.   
  
  
  98. } 
    99.   
  
  
  99. } 
    100.   
  
  
  100. /** 
    101.   
  
  
  101. * 处理服务器事件操作 
    102.   
  
  
  102. * @param key 服务器选择键对象 
    103.   
  
  
  103. */ 
    104.   
  
  
  104. private void doServerSocketEvent(SelectionKey key) 
    105.   
  
  
  105. { 
    106.   
  
  
  106. SocketChannel client=null； 
    107.   
  
  
  107. try 
    108.   
  
  
  108. { 
    109.   
  
  
  109. ServerSocketChannel server=(ServerSocketChannel)key.channel()； 
    110.   
  
  
  110. client=server.accept()； 
    111.   
  
  
  111. if(client==null) 
    112.   
  
  
  112. { 
    113.   
  
  
  113. return； 
    114.   
  
  
  114. } 
    115.   
  
  
  115. client.configureBlocking(false)；//将客户端Channel设置为非阻塞型 
    116.   
  
  
  116. /** 
    117.   
  
  
  117. /** 
    118.   
  
  
  118. * 将客户端Channel注册到Selector对象上，并且指出客户端Channel所感 
    119.   
  
  
  119. * 兴趣的事件为可读和可写 
    120.   
  
  
  120. */ 
    121.   
  
  
  121. client.register(selector,SelectionKey.OP_READ|SelectionKey.OP_READ)； 
    122.   
  
  
  122. }catch(IOException e) 
    123.   
  
  
  123. { 
    124.   
  
  
  124. try 
    125.   
  
  
  125. { 
    126.   
  
  
  126. client.close()； 
    127.   
  
  
  127. }catch(IOException e1){} 
    128.   
  
  
  128. } 
    129.   
  
  
  129. } 
    130.   
  
  
  130. /** 
    131.   
  
  
  131. * 进行向客户端写数据操作 
    132.   
  
  
  132. * @param key 客户端选择键对象 
    133.   
  
  
  133. */ 
    134.   
  
  
  134. private void doClinetWriteEvent(SelectionKey key) 
    135.   
  
  
  135. { 
    136.   
  
  
  136. 代码实现略； 
    137.   
  
  
  137. } 
    138.   
  
  
  138. /** 
    139.   
  
  
  139. * 进行读取客户短数据操作 
    140.   
  
  
  140. * @param key 客户端选择键对象 
    141.   
  
  
  141. */ 
    142.   
  
  
  142. private void doClientReadEvent(SelectionKey key) 
    143.   
  
  
  143. { 
    144.   
  
  
  144. 代码实现略； 
    145.   
  
  
  145. } 
    146.   
  
  
  146. } 
    147.

从上面对代码可以看出，使用非阻塞性I/O进行并发型服务器程序设计分三个部分：1.向Selector对象注册感兴趣的事件；2.从Selector中获取所感兴趣的事件；3.根据不同的事件进行相应的处理。

结  语

通过使用NIO 工具包进行并发型服务器程序设计，一个或者很少几个Socket 线程就可以处理成千上万个活动的Socket 连接，大大降低了服务器端程序的开销；同时网络I/O 采取非阻塞模式，线程不再在读或写时阻塞，操作系统可以更流畅的读写数据并可以更有效地向CPU 传递数据进行处理，以便更有效地提高系统的性能。

网页标题：Java NIO的介绍及工作原理
网站链接：http://www.mswzjz.cn/qtweb/news40/493190.html

攀枝花网站建设、攀枝花网站运维推广公司-贝锐智能，是专注品牌与效果的网络营销公司；服务项目有等

广告

声明：本网站发布的内容（图片、视频和文字）以用户投稿、用户转载内容为主，如果涉及侵权请尽快告知，我们将会在第一时间删除。文章观点不代表本网站立场，如需处理请联系客服。电话：028-86922220；邮箱：631063699@qq.com。内容未经允许不得转载，或转载时需注明来源： 贝锐智能

贝锐智能技术为您推荐以下文章

移动网站建设知识

行业网站建设

传美奇电器　　 　网站优化公司　　 　四川國際商會　　 　成都网站设计　　 　成都模板网站　　 　全网营销推广　　 　成都网站改版　　 　四川乐山服务器托管　　 　全网品牌营销　　 　雪茄烟　　 　营山母婴护理中心　　 　成都机柜租用　　 　成都圣月窗帘　　 　高端定制网站建设　　 　分类目录网站　　 　钢筋机械设备　　 　乐山做网站　　 　广西弘博建站　　 　成都做网站　　 　成都h5网站建设