JAVA NIO是什么(zz)
JAVA NIO是什么?
1. 基本 概念
IO 是主存和外部设备 ( 硬盘、终端和网络等 ) 拷贝数据的过程。 IO 是操作系统的底层功能实现,底层通过 I/O 指令进行完成。
所有语言运行时系统提供执行 I/O 较高级别的工具。 (c 的 printf scanf,java 的面向对象封装 )
2. Java 标准 io 回顾
Java 标准 IO 类库是 io 面向对象的一种抽象。基于本地方法的底层实现,我们无须关注底层实现。 InputStream\OutputStream( 字节流) :一次传送一个字节。 Reader\Writer( 字符流 ) :一次一个字符。
3. nio 简介
nio 是 java New IO 的简称,在 jdk1.4 里提供的新 api 。 Sun 官方标榜的特性如下:
– 为所有的原始类型提供 (Buffer) 缓存支持。
– 字符集编码解码解决方案。
– Channel :一个新的原始 I/O 抽象。
– 支持锁和内存映射文件的文件访问接口。
– 提供多路 (non-bloking) 非阻塞式的高伸缩性网络 I/O 。
本文将围绕这几个特性进行学习和介绍。
4. Buffer&Chanel
Channel 和 buffer 是 NIO 是两个最基本的数据类型抽象。
Buffer:
– 是一块连续的内存块。
– 是 NIO 数据读或写的中转地。
Channel:
– 数据的源头或者数据的目的地
– 用于向 buffer 提供数据或者读取 buffer 数据 ,buffer 对象的唯一接口。
– 异步 I/O 支持
图1:channel和buffer关系
例子 1:CopyFile.java:
- package sample;
- import java.io.FileInputStream;
- import java.io.FileOutputStream;
- import java.nio.ByteBuffer;
- import java.nio.channels.FileChannel;
- public class CopyFile {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- String infile = “C:\\copy.sql”;
- String outfile = “C:\\copy.txt”;
- // 获取源文件和目标文件的输入输出流
- FileInputStream fin = new FileInputStream(infile);
- FileOutputStream fout = new FileOutputStream(outfile);
- // 获取输入输出通道
- FileChannel fcin = fin.getChannel();
- FileChannel fcout = fout.getChannel();
- // 创建缓冲区
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
- while (true) {
- // clear方法重设缓冲区,使它可以接受读入的数据
- buffer.clear();
- // 从输入通道中将数据读到缓冲区
- int r = fcin.read(buffer);
- // read方法返回读取的字节数,可能为零,如果该通道已到达流的末尾,则返回-1
- if (r == -1) {
- break;
- }
- // flip方法让缓冲区可以将新读入的数据写入另一个通道
- buffer.flip();
- // 从输出通道中将数据写入缓冲区
- fcout.write(buffer);
- }
- }
- }
其中 buffer 内部结构如下 ( 下图拷贝自资料 ):
图2:buffer内部结构
一个 buffer 主要由 position,limit,capacity 三个变量来控制读写的过程。此三个变量的含义见如下表格:
参数 | 写模式 | 读模式 |
position | 当前写入的单位数据数量。 | 当前读取的单位数据位置。 |
limit | 代表最多能写多少单位数据和容量是一样的。 | 代表最多能读多少单位数据,和之前写入的单位数据量一致。 |
capacity | buffer 容量 | buffer 容量 |
Buffer 常见方法:
flip(): 写模式转换成读模式
rewind() :将 position 重置为 0 ,一般用于重复读。
clear() :清空 buffer ,准备再次被写入 (position 变成 0 , limit 变成 capacity) 。
compact(): 将未读取的数据拷贝到 buffer 的头部位。
mark() 、 reset():mark 可以标记一个位置, reset 可以重置到该位置。
Buffer 常见类型: ByteBuffer 、 MappedByteBuffer 、 CharBuffer 、 DoubleBuffer 、 FloatBuffer 、 IntBuffer 、 LongBuffer 、ShortBuffer 。
channel 常见类型 :FileChannel 、 DatagramChannel(UDP) 、 SocketChannel(TCP) 、 ServerSocketChannel(TCP)
在本机上面做了个简单的性能测试。我的笔记本性能一般。 ( 具体代码可以见附件。见 nio.sample.filecopy 包下面的例子 ) 以下是参考数据:
– 场景 1 : Copy 一个 370M 的文件
– 场景 2: 三个线程同时拷贝,每个线程拷贝一个 370M 文件
场景 | FileInputStream+
FileOutputStream |
FileInputStream+
BufferedInputStream+ FileOutputStream |
ByteBuffer+
FileChannel |
MappedByteBuffer
+FileChannel |
场景一时间 ( 毫秒) | 25155 | 17500 | 19000 | 16500 |
场景二时间 ( 毫秒 ) | 69000 | 67031 | 74031 | 71016 |
5. nio.charset
字符编码解码 : 字节码本身只是一些数字,放到正确的上下文中被正确被解析。向 ByteBuffer 中存放数据时需要考虑字符集的编码方式,读取展示 ByteBuffer 数据时涉及对字符集解码。
Java.nio.charset 提供了编码解码一套解决方案。
以我们最常见的 http 请求为例,在请求的时候必须对请求进行正确的编码。在得到响应时必须对响应进行正确的解码。
以下代码向 baidu 发一次请求,并获取结果进行显示。例子演示到了 charset 的使用。
例子 2BaiduReader.java
- package nio.readpage;
- import java.nio.ByteBuffer;
- import java.nio.channels.SocketChannel;
- import java.nio.charset.Charset;
- import java.net.InetSocketAddress;
- import java.io.IOException;
- public class BaiduReader {
- private Charset charset = Charset.forName(“GBK”);// 创建GBK字符集
- private SocketChannel channel;
- public void readHTMLContent() {
- try {
- InetSocketAddress socketAddress = new InetSocketAddress(
- “www.baidu.com”, 80);
- //step1:打开连接
- channel = SocketChannel.open(socketAddress);
- //step2:发送请求,使用GBK编码
- channel.write(charset.encode(“GET ” + “/ HTTP/1.1″ + “\r\n\r\n”));
- //step3:读取数据
- ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 创建1024字节的缓冲
- while (channel.read(buffer) != -1) {
- buffer.flip();// flip方法在读缓冲区字节操作之前调用。
- System.out.println(charset.decode(buffer));
- // 使用Charset.decode方法将字节转换为字符串
- buffer.clear();// 清空缓冲
- }
- } catch (IOException e) {
- System.err.println(e.toString());
- } finally {
- if (channel != null) {
- try {
- channel.close();
- } catch (IOException e) {
- }
- }
- }
- }
- public static void main(String[] args) {
- new BaiduReader().readHTMLContent();
- }
- }
6. 非阻塞 IO
关于非阻塞 IO 将从何为阻塞、何为非阻塞、非阻塞原理和异步核心 API 几个方面来理解。
何为阻塞?
一个常见的网络 IO 通讯流程如下 :
图3:网络通讯基本过程
从该网络通讯过程来理解一下何为阻塞 :
在以上过程中若连接还没到来,那么 accept 会阻塞 , 程序运行到这里不得不挂起, CPU 转而执行其他线程。
在以上过程中若数据还没准备好, read 会一样也会阻塞。
阻塞式网络 IO 的特点:多线程处理多个连接。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些 CPU 时间。每个线程遇到外部为准备好的时候,都会阻塞掉。阻塞的结果就是会带来大量的进程上下文切换。且大部分进程上下文切换可能是无意义的。比如假设一个线程监听一个端口,一天只会有几次请求进来,但是该 cpu 不得不为该线程不断做上下文切换尝试,大部分的切换以阻塞告终。
何为非阻塞?
下面有个隐喻:
一辆从 A 开往 B 的公共汽车上,路上有很多点可能会有人下车。司机不知道哪些点会有哪些人会下车,对于需要下车的人,如何处理更好?
1. 司机过程中定时询问每个乘客是否到达目的地,若有人说到了,那么司机停车,乘客下车。 ( 类似阻塞式 )
2. 每个人告诉售票员自己的目的地,然后睡觉,司机只和售票员交互,到了某个点由售票员通知乘客下车。 ( 类似非阻塞 )
很显然,每个人要到达某个目的地可以认为是一个线程,司机可以认为是 CPU 。在阻塞式里面,每个线程需要不断的轮询,上下文切换,以达到找到目的地的结果。而在非阻塞方式里,每个乘客 ( 线程 ) 都在睡觉 ( 休眠 ) ,只在真正外部环境准备好了才唤醒,这样的唤醒肯定不会阻塞。
非阻塞的原理
把整个过程切换成小的任务,通过任务间协作完成。
由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件,并负责分发。
事件驱动机制:事件到的时候触发,而不是同步的去监视事件。
线程通讯:线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的进程切换。
以下是异步 IO 的结构:
图4:非阻塞基本原理
Reactor 就是上面隐喻的售票员角色。每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。
异步 IO 核心 API
Selector
异步 IO 的核心类,它能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件,并将事件分发出去。
使用一个 select 线程就能监听多个通道上的事件,并基于事件驱动触发相应的响应。而不需要为每个 channel 去分配一个线程。
SelectionKey
包含了事件的状态信息和时间对应的通道的绑定。
例子 1 单线程实现监听两个端口。 ( 见 nio.asyn 包下面的例子。 )
例子 2 NIO 线程协作实现资源合理利用。 (wait,notify) 。 ( 见 nio.asyn.multithread 下的例子 )
http://www.iteye.com/topic/834447
本文链接地址: JAVA NIO是什么
JAVA NIO是什么(zz)的更多相关文章
- Java NIO框架Mina、Netty、Grizzly介绍与对比(zz)
Mina:Mina(Multipurpose Infrastructure for Network Applications) 是 Apache 组织一个较新的项目,它为开发高性能和高可用性的网络应用 ...
- 几种Java NIO框架的比较(zz)
问题:生活中工作中,会有人问我javaNIO框架里面 Netty Mina xSocket Grizzly 等等哪个比较好? 在这里写一下自己的感受,也算是总结一下吧 在我的印象中.不管是什么NIO ...
- Java NIO 之缓冲区
缓冲区基础 所有的缓冲区都具有四个属性来 供关于其所包含的数据元素的信息. capacity(容量):缓冲区能够容纳数据的最大值,创建缓冲区后不能改变. limit(上界):缓冲区的第一个不能被读或写 ...
- Java NIO(2):缓冲区基础
缓冲区(Buffer)对象是面向块的I/O的基础,也是NIO的核心对象之一.在NIO中每一次I/O操作都离不开Buffer,每一次的读和写都是针对Buffer操作的.Buffer在实现上本质是一个数组 ...
- 源码分析netty服务器创建过程vs java nio服务器创建
1.Java NIO服务端创建 首先,我们通过一个时序图来看下如何创建一个NIO服务端并启动监听,接收多个客户端的连接,进行消息的异步读写. 示例代码(参考文献[2]): import java.io ...
- 支撑Java NIO 与 NodeJS的底层技术
支撑Java NIO 与 NodeJS的底层技术 众所周知在近几个版本的Java中增加了一些对Java NIO.NIO2的支持,与此同时NodeJS技术栈中最为人称道的优势之一就是其高性能IO,那么我 ...
- JAVA NIO学习笔记1 - 架构简介
最近项目中遇到不少NIO相关知识,之前对这块接触得较少,算是我的一个盲区,打算花点时间学习,简单做一点个人学习总结. 简介 NIO(New IO)是JDK1.4以后推出的全新IO API,相比传统IO ...
- Java NIO概述
Java NIO 由以下几个核心部分组成: Channels Buffers Selectors 虽然 Java NIO 中除此之外还有很多类和组件,但在我看来,Channel,Buffer 和 Se ...
- JAVA NIO Socket通道
DatagramChannel和SocketChannel都实现定义读写功能,ServerSocketChannel不实现,只负责监听传入的连接,并建立新的SocketChannel,本身不传输数 ...
随机推荐
- 让div中的table居中
div 标签上写 style="text-align:center" div中的table中写 style="margin:auto;" <table ...
- 【转】PaxosLease算法--2PC看Paxos选主
原文请参考[[置顶] Paxos master选举--PaxosLease算法] 众所周知,为了避免Paxos算法的活锁问题,必须选举唯一的proposor.偏偏在Paxos原论文中,作者L. Lam ...
- Tomcat常用的优化技巧
(1)屏蔽DNS查询 Web应用程序可以通过Web容器提供的getRemoteHost()方法获得访问Web应用客户的IP地址和名称,但是这样会消耗Web容器的资源,并且还需要通过IP地址和DNS服务 ...
- Warning:mailcious javascript detected on this domain来由
http://www.thenewslens.com/post/144232/ 这是原文介绍,可能国内要用网络加速器才能查看. 以下是国外的一些文档介绍:Cyberspace Administrati ...
- EasyUI DataGrid单选如何取消选中
EasyUI DataGrid在多选时,选中某行,可以取消:而在单选时,并不能取消选中某一行. 可以通过修改源码来完成. 在其源码中找到 opts.singleSelect==true 将代码做如下修 ...
- iOS开发-简单解析JSON数据
什么是JSON JSON是一种轻量级的数据格式,一般用于数据交互 服务器返回给客户端的数据,一般都是JSON格式或者XML格式(文件下载除外) JSON的格式很像OC中的字典和数组 {“nam ...
- GUID分区与MBR分区
1.MBR分区表类型的磁盘主引导记录(Master Boot Record,缩写:MBR),又叫做主引导扇区,它仅仅包含一个64个字节的硬盘分区表.由于每个分区信息需要16个字节,所以对于采用MBR型 ...
- Linux搭建DNS服务器
Linux系统信息: Version: Centos 6.6 Ip address:10.0.0.104 Hostname: extmail.com 配置系统 hostname Vim /etc/sy ...
- 用javascript得到客户端IP的新方法
javascript得到客户端IP的新方法 很久以来,我都是经过http://fw.qq.com/ipaddress来得到客户端用户的IP,这个方法简单.快速.实用 . 我们调用它的写法是: < ...
- AC日记——过河卒 洛谷 1002
题目描述 棋盘上A点有一个过河卒,需要走到目标B点.卒行走的规则:可以向下.或者向右.同时在棋盘上C点有一个对方的马,该马所在的点和所有跳跃一步可达的点称为对方马的控制点.因此称之为“马拦过河卒”. ...