`
kree
  • 浏览: 127258 次
  • 性别: Icon_minigender_1
  • 来自: 上海
社区版块
存档分类
最新评论

使用NIO实现非阻塞Socket通信

阅读更多

从JDK 1.4开始,Java提供的NIO API来开发高性能网络服务器,前面介绍的网络通信程序是基于阻塞式API的——即当程序执行输入、输出操作后,在这些操作返回之前会一直阻塞该线程,所以服务器必须为每个客户端都提供一条独立线程进行处理,当服务器需要同时处理大量客户端时,这种做法会导致性能下降。使用NIO API则可以让服务器使用一个或有限几个线程来同时处理连接到服务器上的所有客户端。

如果读者忘记了NIO里Channel、Buffer、Charset等API的概念和用法,读者可以再次阅读本书第15章关于新IO的内容。

Java的NIO为非阻塞式的Socket通信提供了如下几个特殊类:

Selector:它是SelectableChannel对象的多路复用器,所有希望采用非阻塞方式进行通信的Channel都应该注册到Selector对象。可通过调用此类的静态open()方法来创建Selector实例,该方法将使用系统默认的Selector来返回新的Selector。

Selector可以同时监控多个SelectableChannel的IO状况,是非阻塞IO的核心。一个Selector实例有3个SelectionKey的集合:

所有SelectionKey集合:代表了注册在该Selector上的Channel,这个集合可以通过keys()方法返回。

被选择的SelectionKey集合:代表了所有可通过select()方法监测到、需要进行IO处理的Channel,这个集合可以通过selectedKeys()返回。

被取消的SelectionKey集合:代表了所有被取消注册关系的Channel,在下一次执行select()方法时,这些Channel对应的SelectionKey会被彻底删除,程序通常无须直接访问该集合。

除此之外,Selector还提供了系列和select()相关的方法,如下所示:

int select():监控所有注册的Channel,当它们中间有需要处理的IO操作时,该方法返回,并将对应的SelectionKey加入被选择的SelectionKey集合中,该方法返回这些Channel的数量。

int select(long timeout):可以设置超时时长的select()操作。

int selectNow():执行一个立即返回的select()操作,相对于无参数的select()方法而言,该方法不会阻塞线程。

Selector wakeup():使一个还未返回的select()方法立刻返回。

SelectableChannel:它代表可以支持非阻塞IO操作的Channel对象,可以将其注册到Selector上,这种注册的关系由SelectionKey实例表示。
Selector对象提供了一个select()方法,该方法允许应用程序同时监控多个IO Channel。

应用程序可调用SelectableChannel 的register()方法将其注册到指定Selector上,当该Selector上某些SelectableChannel上有需要处理的IO操作时,程序可以调用Selector实例的select()方法获取它们的数量,并可以通过selectedKeys()方法返回它们对应的SelectKey集合——通过该集合就可以获取所有需要处理IO操作的SelectableChannel集。

SelectableChannel对象支持阻塞和非阻塞两种模式(所有channel默认都是阻塞模式),必须使用非阻塞式模式才可以利用非阻塞IO操作。
SelectableChannel提供了如下两个方法来设置和返回该Channel的模式状态:

SelectableChannel configureBlocking(boolean block):设置是否采用阻塞模式。

boolean isBlocking():返回该Channel是否是阻塞模式。

不同的SelectableChannel所支持的操作不一样,例如ServerSocketChannel代表一个ServerSocket,它就只支持OP_ACCEPT操作。
SelectableChannel提供如下方法来返回它支持的所有操作:

int validOps() :返回一个bit mask,表示这个channel上支持的IO操作。

在SelectionKey中,用静态常量定义了4种IO操作:OP_READ(1)、OP_WRITE(4)、OP_CONNECT(8)、OP_ACCEP(16),这四值任意2个、3个、4个进行按位或的结果和相加的结果相等,而且它们任意2个、3个、4个相加的结果总是互不相同,所以系统可以根据validOps()方法的返回值确定该SelectableChannel支持的操作。例如返回5,我们知道它支持读(1)和写(4)。

除此之外,SelectableChannel还提供了如下几个方法来获取它的注册状态:

boolean isRegistered():返回该Channel是否已注册在一个或多个Selector上。

SelectionKey keyFor(Selector sel):返回该Channel和sel Selector之间的注册关系,如果不存在注册关系,则返回null。

SelectionKey:该对象代表SelectableChannel和Selector之间的注册关系。

ServerSocketChannel:支持非阻塞操作,对应于java.net.ServerSocket这个类,提供了TCP协议IO接口,只支持OP_ACCEPT操作。该类也提供了accept()方法,功能相当于ServerSocket提供的accept()方法。

SocketChannel:支持非阻塞操作,对应于java.net.Socket这个类,提供了TCP协议IO接口,支持OP_CONNECT,OP_READ和OP_WRITE操作。这个类还实现了ByteChannel接口、ScatteringByteChannel接口和GatheringByteChannel接口,所以可以直接通过SocketChannel来读写ByteBuffer对象。

显示了使用NIO实现非阻塞式服务器的示意图:

图17.6

从图17.6中可以看出,服务器上所有Channel(包括ServerSocketChannel和SocketChannel)都需要向Selector注册,而该Selector则负责监视这些Socket的IO状态,当其中任意一个或多个Channel具有可用的IO操作时,该Selector的select()方法将会返回大于0的整数,该整数值就表示该Selector上有多少个Channel具有可用的IO操作,并提供了selectedKeys()方法来返回这些Channel对应的SelectionKey集合。正是通过Selector,使得服务器端只需要不断地调用Selector实例的select()方法即可知道当前所有Channel是否有需要处理的IO操作。

当Selector上注册的所有Channel都没有需要处理的IO操作时,select()方法将被阻塞,调用该方法的线程被阻塞。

本示例程序使用NIO实现了多人聊天室的功能,服务器使用循环不断获取Selector的select()方法返回值,当该返回值大于0时就处理该Selector上被选择SelectionKey所对应的Channel。

服务器端需要使用ServerSocketChannel来监听客户端的连接请求,Java中该类的设计比较糟糕:它不是ServerSocket的完整抽象,所以不能直接让该Channel监听某个端口;而且不允许使用ServerSoceket的getChannel()方法来获取ServerSocketChannel实例。程序必须先调用它的socket()方法获得关联ServerSocket对象,再用该ServerSocket对象绑定到来指定监听IP和端口。创建一个可用的ServerSocketChannel需采用如下代码片段:

//通过open方法来打开一个未绑定的ServerSocketChannel实例
ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 30000); 
//将该ServerSocketChannel绑定到指定IP地址
server.socket().bind(isa);

 如果需要使用非阻塞方式来处理该ServerSocketChannel,还应该设置它的非阻塞模式,并将其注册到指定的Selector。如下代码片段:

//设置ServerSocket以非阻塞方式工作
server.configureBlocking(false);
//将server注册到指定Selector对象
server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

 

分享到:
评论

相关推荐

    使用NIO实现非阻塞socket通信

    Java编写的简易聊天工具,使用NIO实现非阻塞socket通信,使用Java原生sdk实现,可以运行。

    Nio非阻塞socket通信demo

    本人写的Nio非阻塞socket通信demo,内有注释。

    用Java实现非阻塞通信

    用Java实现非阻塞通信 java.nio包提供了支持非阻塞通信的类,主要包括: ● ServerSocketChannel:ServerSocket的替代类,支持阻塞通信与非阻塞通信。 ● SocketChannel:Socket的替代类,支持阻塞通信与非阻塞通信...

    疯狂JAVA讲义

    学生提问:使用组合关系来实现复用时,需要创建两个Animal对象,是不是意味着使用组合关系时系统开销更大? 159 5.9 初始化块 159 5.9.1 使用初始化块 160 5.9.2 初始化块和构造器 161 5.9.3 静态初始化块 162 ...

    非阻塞通信例子【nonblocking】示例

    关于非阻塞通信例子【nonblocking】示例,可以学学,很有用的,用nio协议。底层走socket通信。

    轻量级网络通信框架nSocket.zip

    nSocket是基于java NIO.1和NIO.2开发的轻量级网络通信框架,该框架为用户提供异步非阻塞的网络编程接口。目前更新到0.1版本,实现了基本的连通性和简要的通信,在0.2版本中将增加filter chain的功能。nSocket与mina...

    java socket 大文件传输,快速传输(包的分片,组装)源码

    java socket 大文件传输,快速传输, 数据包的分片,组装,涉及UDP,TCP传输技术,NIO非阻塞等等,适合对socket编程进一步学习的同学

    httpcore-nio-4.3.jar包

    用Java实现非阻塞通信 ,用ServerSocket和Socket来编写服务器程序和客户程序,是Java网络编程的最基本的方式。 httpcore-nio-4.3.jar包

    协议socket通讯JAVA Spring Boot对接.rar

    1. Socket 机制 Socket,又称为套接字,用于描述 IP 地址和...只要有 IO,就会有阻塞或非阻塞的问题,无论这个 IO 是网络的,还是硬盘的。原因在于程序是运行在系统之上的,任何形式的IO 操作发起都需要系统内核的支持。

    Wifi直连(p2p)一对多音频传输 源码

    本系统由一台播放器(服务器)和多台接收器(客户端)构成一个wifi直连的群组,服务器是群主(GO),客户端是组员(GC)。...通信系统采用NIO实现非阻塞的socket通信,一来有较好性能,二来避免了多用户复杂线程处理。

    基于javatcpsocket通信的拆包和装包源码-niochatroom:基于Javanio的聊天室

    socket通信的拆包和装包源码 功能 1)编写一个 NIO 群聊系统,实现服务器端和客户端之间的数据简单通讯(非阻塞) 2)实现多人群聊 3)服务器端:可以监测用户上线,离线,并实现消息转发功能 4)客户端:通过channel ...

    socketjava源码-demo-sockets-io-nio-nio2:“Java套接字I/O:阻塞,非阻塞和异步”文章和源代码

    O时,术语“非阻塞”和“异步”通常可以互换使用,但是它们之间存在显着差异。 本文描述了Java中非阻塞和异步套接字I / O操作之间的理论和实践差异。 套接字是通过TCP和UDP协议执行双向通信的端点。 Java套接字API是...

    socket.zip

    本人亲自编写测试通过的javaIO流、pipe通道、NIO、AIO等各种socket编程代码,可以让你更加深入的体会到线程间的通信,以及同步、异步、阻塞、非阻塞等各种实现

    基于javatcpsocket通信的拆包和装包源码-NettyTree:网状树

    NIO:非阻塞式IO BIO:阻塞式IO 1) TCP粘包、拆包 2)编解码技术 1)Java序列化 2)业界主流的编解码框架 Thrift Protobuf 3) Websocket 5)Netty协议栈功能设计 6)Netty源码分析 ByteBuf工作原理 Channel, Unsafe ...

    基于javatcpsocket通信的拆包和装包源码-Netty-practice:Netty学习实践

    socket通信的拆包和装包源码 Netty-practice I/O模型分析 Netty学习实践 源码分析 BIO/NIO/AIO基础 阻塞I/O 非阻塞I/O I/O复用 信号驱动的I/O 异步I/O Java I/O模型 同步阻塞IO 1:1同步阻塞IO通信模型 M:N形式的同步...

    基于javatcpsocket通信的拆包和装包源码-DistributedSystemUsingJavaNIO:手把手教你使用JavaNIO构

    socket通信的拆包和装包源码 手把手写一个高性能Java NIO框架 Author: LantaoJin GitHub: 要写好一个分布式系统往往是一件比较复杂的事情,特别是使用Java、C++这类不具有并发原语的非函数式编程语言,不仅需要考虑...

    基于javatcpsocket通信的拆包和装包源码-chaugod:乔戈德

    socket通信的拆包和装包源码 Java IO 文件流: 磁盘 Socket流: 网络 字节/字符数组流: 内存(byte[], char[]) 缓冲流: 缓冲区(byte[], char[]), 装饰器模式 对象流: 对象, 装饰器模式, 序列化/反序列化 基本数据类型流...

    物联网netty对接socket设备-netty定义

    阻塞与非阻塞3.同步与异步 1.netty定义 简单来讲,Netty是一个提供了易于使用的API的客户端/服务端框架。Netty并发非常高,一个非阻塞的IO,Netty传输速度也非常快,因为他是0拷贝,什么是零拷贝?NIO中的特性之一...

    Java网络编程(第三版)中文版.part11.rar

    第十二章 非阻塞I/O 391 一个示例客户端 392 一个示例服务器 396 缓冲区 402 通道 421 就绪选择 427 第十三章 UDP数据报和Socket 431 UDP协议 431 DatagramPacket类 433 DatagramSocket类 442 一些有用的...

    Java网络编程(第三版)高清中文版.part01.rar

    第十二章 非阻塞I/O 391 一个示例客户端 392 一个示例服务器 396 缓冲区 402 通道 421 就绪选择 427 第十三章 UDP数据报和Socket 431 UDP协议 431 DatagramPacket类 433 DatagramSocket类 442 一些有用的...

Global site tag (gtag.js) - Google Analytics