NIO基础篇(二)
Selector(选择器)是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道,并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样,一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接。
传统的Socket IO,服务端为每个客户端连接开启一个线程来处理,这样服务器可以支持的客户端连接数是有限的。当需要处理大量的客户端连接,而每个客户端连接的数据量又不是很大时,使用Socket NIO来实现是可行的。
Socket NIO的特点是使用了Selector,使用一个线程处理多个连接的请求,向Selector中注册感兴趣的动作,Selector会在动作发生时通知接收端。
Socket NIO较Socket IO可以建立更多的连接。tomcat对NIO的支持可以看看。
下面的例子是客户端从服务器端下载文件,客户端使用了多线程技术模拟同时下载。Selector可以同时处理多个客户端的连接事件并通知服务器端进行响应操作。
服务器端的代码为:
package nio; import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.HashMap;
import java.util.Iterator;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.Callable; //模拟下载服务
public class DownloadServer<T> implements Callable<T>{
//A selector may be created by invoking the open method of this class, which will use the system's default selector provider to create a new selector.
//A selector may also be created by invoking the openSelector method of a custom selector provider.
//A selector remains open until it is closed via its close method.
//A selectable channel's registration with a selector is represented by a SelectionKey object.
private Selector selector;//创建全局selector
private Map<SocketChannel, Handle> map = new HashMap<SocketChannel, Handle>();//socketChannel和handle之间的映射 //创建一个服务器serverSocketChannel,并与selector进行注册
public DownloadServer() throws Exception {
selector = Selector.open();
//ServerSocketChannel is a selectable channel for stream-oriented listening sockets.
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
//if false then it will be placed non-blocking mode
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(2361));
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); //服务端接收客户端连接事件
} //对selector.select进行迭代,并依次进行处理
public T call() throws Exception {
System.out.println("startTo listen in 2361....");
for(; ;) {
//Selects a set of keys whose corresponding channels are ready for I/O operations
//select() performs a blocking selection operation. It returns only after at least one channel is selected
selector.select();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
//A selectionkey is a token representing the registration of a SelectableChannel with a Selector.
//A selectionkey is created each time a channel is registered with a selector.
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isValid())
handle(key);
keyIterator.remove();
}
}
} //处理每个key,对于acceptable的key,由主类进行处理,而其他事件,则由内部类进行处理
private void handle(final SelectionKey key) throws Exception {
//Tests whether this key's channel is ready to accept a new socket connection.
if(key.isAcceptable()) {
ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
//Accepts a connection made to this channel's socket.
SocketChannel socketChannel = channel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);//注册读事件
map.put(socketChannel, new Handle());//把socket和handle进行绑定
}
//用map中的handle处理read和write事件,以模拟多个文件同时进行下载
if(key.isReadable() || key.isWritable()) {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
final Handle handle = map.get(socketChannel);
if(handle != null)
handle.handle(key);
}
} //内部类,模拟一个内部类处理一个文件下载服务,多个类可以处理多个文件下载服务
private class Handle{
private StringBuilder message;
private boolean writeOK = true;
private ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
private FileChannel fileChannel;
private String fileName; private void handle(SelectionKey key) throws Exception {
if(key.isReadable()) {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
if(writeOK)
message = new StringBuilder();
while(true) {
byteBuffer.clear();
int r = socketChannel.read(byteBuffer);
if(r == 0)
break;
if(r == -1) {
socketChannel.close();
key.cancel();
return;
}
message.append(new String(byteBuffer.array(), 0, r));
}
//将接收到的信息转化成文件名,以映射到服务器上的指定文件
if(writeOK && invokeMessage(message)) {
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);
writeOK = false;
}
}
//向客户端写数据
if(key.isWritable()) { //读方法中的socketChannel和写方法中的socketChannel应该是一个,不需要flip吗?
if(!key.isValid())
return;
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
if(fileChannel == null)
fileChannel = new FileInputStream(fileName).getChannel();
byteBuffer.clear();
int w = fileChannel.read(byteBuffer);
//如果文件已写完,则关掉key和socket
if(w <= 0) {
fileName = null;
fileChannel.close();
fileChannel = null;
writeOK = true;
socketChannel.close();
key.channel();
return;
}
byteBuffer.flip();
socketChannel.write(byteBuffer);
}
} //将信息转化成文件名
private boolean invokeMessage(StringBuilder message) {
String m = message.toString();
try {
File f = new File(m);
if(!f.exists())
return false;
fileName = m;
return true;
} catch(Exception e) {
return false;
}
} } public static void main(String[] args) throws Exception {
/*
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
executorService.submit(new DownloadServer<Object>());
executorService.shutdown();
*/
new DownloadServer().call();
}
}
客户端的代码为:
package nio; import java.io.RandomAccessFile;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors; public class SelectorClient<T> implements Callable<T>{
private FileChannel fileChannel;
private static Selector selector;
private ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
private String serverFileName;//服务器上的文件
private String localFileName;//下载到客户端的文件名 public SelectorClient(String serverFileName, String localFileName) {
this.serverFileName = serverFileName;
this.localFileName = localFileName;
} public T call() throws Exception {
//开启selector,并建立socket到指定端口的连接
if(selector == null)
selector = Selector.open();
SocketChannel channel = SocketChannel.open();
channel.configureBlocking(false);
channel.connect(new InetSocketAddress("172.16.72.181", 2361));
channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT); //客户端连接服务端事件
//进行信息读取
for(; ;) {
selector.select();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
keyIterator.remove();
//连接事件
if(key.isConnectable()) {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
if(socketChannel.isConnectionPending())
socketChannel.finishConnect();
socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(serverFileName.getBytes()));//向服务器发信息,信息中即服务器上的文件名
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); // 读事件
}
//读事件
if(key.isReadable()) {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
byteBuffer.clear();
if(!socketChannel.isConnected())
return null;
//向本机下载文件创建文件channel
if(fileChannel == null)
fileChannel = new RandomAccessFile(localFileName, "rw").getChannel();
int r = socketChannel.read(byteBuffer);
//如果文件下载完毕,则关掉channel,同时关掉socketChannel
if(r <= 0) {
if(fileChannel != null)
fileChannel.close();
channel.close();
key.cancel();
return null;
}
byteBuffer.flip();
//写到下载文件中
fileChannel.write(byteBuffer);
}
}
}
} //客户端用10个线程向服务器端下载文件,并保存为不同的文件
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
for(int i = 0; i < 10; i++) {
executorService.submit(new SelectorClient<Object>("test.txt", "d:/down" + i + ".txt"));
}
executorService.shutdown();
}
}
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