NIO 的一些关键概念和组件:
Channels(通道):代表到实体(如文件、套接字等)的开放连接,可以通过通道读写数据。
Buffers(缓冲区):是数据容器,用于存储不同类型的数据。通道读取数据到缓冲区,或者从缓冲区写入数据到通道。
Selectors(选择器):如果应用需要处理多个通道,选择器可以监控多个通道的 I/O 事件,如连接请求、数据到达等。这使得单个线程能够管理多个通道,从而提高效率。
⼯作原理可以分为以下⼏个步骤:
通过 FileChannel 、 SocketChannel 、 ServerSocketChannel 等类的静态⽅法打开 Channel;
open() 打开⼀个通道,创建⼀个或多个 Buffer ,⽤于读取或写⼊数据;
将数据写⼊ Buffer ,然后将 Buffer 中的数据写⼊ Channel ;
从 Channel 读取数据: 将 Channel 中的数据读取到 Buffer 中;
注册 Channel 到 Selector: 通过 Selector 监听⼀个或多个 Channel ,当 Channel 上发⽣感兴趣的事件时, Selector 将通知程序;
处理事件: 在⼀个循环中调⽤ Selector 的 select() ⽅法,该⽅法会阻塞直到⾄少⼀个注册的 Channel发⽣了感兴趣的事件。然后通过迭代 selectedKeys() 获取SelectionKey ,从⽽得知哪个 Channel 上发⽣了事件;
//简单使用
import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.ByteBuffer;public class NioExample {public static void main(String[] args) {String filePath = "/path/to/file.txt";try {// 创建一个通道java.nio.channels.SeekableByteChannel channel = Files.newByteChannel(Paths.get(filePath));// 创建一个缓冲区ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 1KB buffer// 从通道读取数据到缓冲区while (channel.read(buffer) > 0) {// 切换为读模式buffer.flip();// 读取数据while (buffer.hasRemaining()) {System.out.print((char) buffer.get());}// 清空缓冲区,准备下一次读取buffer.clear();}// 关闭通道channel.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;public class SimpleNioServer {public void startServer(int port) throws IOException {Selector selector = Selector.open();ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));serverSocketChannel.configureBlocking(false);serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while (true) {selector.select(); // Wait for an eventSet<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();while (iter.hasNext()) {SelectionKey key = iter.next();if (key.isAcceptable()) {registerClient(serverSocketChannel, selector);}if (key.isReadable()) {answerClient(key);}iter.remove();}}}private void registerClient(ServerSocketChannel serverSocketChannel, Selector selector) throws IOException {SocketChannel clientChannel = serverSocketChannel.accept();clientChannel.configureBlocking(false);clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("New client connected: " + clientChannel);}private void answerClient(SelectionKey key) throws IOException {SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(256);int read = clientChannel.read(buffer);if (read == -1) {clientChannel.close();System.out.println("Client disconnected: " + clientChannel);return;}buffer.flip();while (buffer.hasRemaining()) {clientChannel.write(buffer);}buffer.clear();}public static void main(String[] args) {SimpleNioServer server = new SimpleNioServer();try {server.startServer(8080);} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}
在这个例子中,startServer 方法会启动服务器,监听指定端口上的连接请求。当 selector.select() 调用返回时,意味着至少有一个通道准备好进行操作。如果事件是 OP_ACCEPT(即有新的连接请求),registerClient 方法会被调用以接受连接并注册新的客户端通道以读取数据。如果事件是 OP_READ(即有数据可读),answerClient 方法会被调用以读取数据,并将数据回显给客户端。