JavaIO和JavaNIO
BIO和NIO
BIO在之前的服务器处理模型中,在调用ServerSocket.accept()方法时,会一直阻塞到有客户端连接才会返回,每个客户端连接过来后,服务端都会accept一个新连接,接着启动一个线程去处理该客户端的请求。在这个新的线程中,也会在read()方法中阻塞,直到读取完数据,处理完成后销毁该处理线程。
这样会有什么问题呢?
当客户端并发访问增加后,服务端线程个数膨胀,频繁出现由于IO阻塞导致挂起的线程,系统性能将急剧下降,容易发生线程堆栈溢出、创建新线程失败等问题。
阻塞导致大量线程资源被浪费;阻塞可导致大量的上下文切换,很多切换其实是无意义的
Java自1.4以后,加入了新IO特性NIO,NIO带来了non-blocking特性。
那么NIO是如何帮助我们解决这种问题的呢(反应器设计模式)?
1). 由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件,并负责分发。
2). 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。
3). 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。减少无谓的线程切换。
服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象,我们称之为selector,该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。我们以服务端为例,如果服务端的selector上注册了读事件,某时刻客户端给服务端发送了一些数据,NIO的服务端会在selector中添加一个读事件。服务端的处理线程会轮询地访问selector,如果访问selector时发现有感兴趣的事件到达,则处理这些事件,如果没有感兴趣的事件到达,则处理线程会一直阻塞直到感兴趣的事件到达为止。
1、IO的例子
/* 字节IO */
public void byteIO() throws FileNotFoundException, IOException {
FileInputStream fin = new FileInputStream(new File(
"D:\\test\\byteio_in.txt"));
FileOutputStream fout = new FileOutputStream(new File(
"D:\\test\\byteio_out.txt"));
int c = -1;
while ((c = fin.read()) != -1) {
fout.write(c);
}
fin.close();
fout.close();
} /* 字符IO */
public void charIO() throws FileNotFoundException, IOException {
FileReader reader = new FileReader(new File("D:\\test\\chario_in.txt",
""));
FileWriter writer = new FileWriter(new File("D:\\test\\chario_out.txt"));
char[] charArr = new char[512];
while (reader.read(charArr) != -1) {
writer.write(charArr);
}
reader.close();
writer.close();
} /* bufferIO */
public void bufferIO() throws FileNotFoundException, IOException {
BufferedInputStream bufferReader = new BufferedInputStream(
new FileInputStream("D:\\test\\bufferio_in.txt"));
BufferedOutputStream bufferWriter = new BufferedOutputStream(
new FileOutputStream("D:\\test\\bufferio_out.txt"));
int c = -1;
while ((c = bufferReader.read()) != -1) {
bufferWriter.write(c);
}
bufferReader.close();
bufferWriter.close();
}
2、NIO的例子
/* NIO */
public void NIO() throws FileNotFoundException, IOException {
FileInputStream fin = new FileInputStream("D:\\test\\nio_in.txt");
FileOutputStream fout = new FileOutputStream("D:\\test\\nio_out.txt");
FileChannel finChannel = fin.getChannel();
FileChannel foutChannel = fout.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(512);
while (finChannel.read(buffer) != 1)//读到缓存
{
buffer.flip();//指针跳到缓存头
foutChannel.write(buffer);
buffer.clear();//重置缓冲区
}
fin.close();
fout.close();
}
3、NIO实现非阻塞Server服务
下面是一个NIO实现Server的例子
public class MultiPortEcho {
private int ports[];
private ByteBuffer echoBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); public MultiPortEcho(int ports[]) throws IOException {
this.ports = ports;
go();
} private void go() throws IOException {
// Create a new selector
Selector selector = Selector.open(); // Open a listener on each port, and register each one with the selector
for (int i = 0; i < ports.length; ++i) {
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
ssc.configureBlocking(false);
ServerSocket ss = ssc.socket();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(ports[i]);
ss.bind(address);
SelectionKey key = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
System.out.println("Going to listen on " + ports[i]);
} while (true) {
int num = selector.select();
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator it = selectedKeys.iterator(); while (it.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) it.next(); if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT) {
// Accept the new connection
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel sc = ssc.accept();
sc.configureBlocking(false); // Add the new connection to the selector
SelectionKey newKey = sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
it.remove(); System.out.println("Got connection from " + sc);
} else if ((key.readyOps() & SelectionKey.OP_READ) == SelectionKey.OP_READ) {
// Read the data
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel(); // Echo data
int bytesEchoed = 0;
while (true) {
echoBuffer.clear();
int r = sc.read(echoBuffer);
if (r <= 0) {
break;
}
echoBuffer.flip();
sc.write(echoBuffer);
bytesEchoed += r;
} System.out.println("Echoed " + bytesEchoed + " from " + sc);
it.remove();
} }
}
} static public void main(String args[]) throws Exception { int ports[] = {1234,6765,7987}; for (int i = 0; i < args.length; ++i) {
ports[i] = Integer.parseInt(args[i]);
} new MultiPortEcho(ports);
}
}
参考资料:
http://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-nio/j-nio.html#ibm-pcon
http://weixiaolu.iteye.com/blog/1479656
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