Java NIO原理和使用

?

原来的?I/O?以流的方式处理数据，而?NIO?以块的方式处理数据。?面向流?的?I/O?系统一次一个字节地处
理数据。一个输入流产生一个字节的数据，一个输出流消费一个字节的数据。为流式数据创建过滤器非常容易。链接几个过滤器，以便每个过滤器只负责单个复杂处理机制的一部分，这样也是相对简单的。不利的一面是，面向流的?I/O?通常相当慢。?一个?面向块?的?I/O?系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的?I/O?缺少一些面向流的I/O?所具有的优雅性和简单性。?

?本文主要简单介绍NIO的基本原理，在下一篇文章中，将结合Reactor模式和著名线程大师Doug Lea的一篇文章深入讨论。

NIO主要原理和适用。

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者，只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情，当有事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后，我们从这个Channel中读取数据，放心，包准能够读到，接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问，不断的轮询(目前就这一个算法)，一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生，比如数据来了，他就会站起来报告，交出一把钥匙，让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

首先简单的印象是NIO快，所以想写个程序验证一下.如下复制：

??public???static???void??test2(String?name1,?String?name2)???{
?????????long??start??=??System.currentTimeMillis();
??????????try????{
????????????FileInputStream?fis??=???new??FileInputStream(name1);
????????????FileOutputStream?fos??=???new??FileOutputStream(name2);
?????????????byte?[]?buf??=???new???byte?[?8129?];
??????????????while??(?true?)???{????????????????
?????????????????int??n??=??fis.read(buf);
??????????????????if??(n??==???-?1?)???{
??????????????????????break?;
?????????????????}?
?????????????????fos.write(buf,?0?,n);
?????????????}?
?????????????fis.close();
????????????fos.close();
??????????}???catch??(Exception?e)???{
????????????e.printStackTrace();
????????}?
?????????long??end??=??System.currentTimeMillis();
??????????long??time??=??end??-??start;
????????System.out.println(time);
?????}?
????
???????public???static???void??test3(String?name1,?String?name2)???{
?????????long??start??=??System.currentTimeMillis();
???????????try????{
?????????????FileInputStream?in??=???new??FileInputStream(name1);
?????????????FileOutputStream?out??=???new??FileOutputStream(name2);
????????????FileChannel?fc1??=??in.getChannel();
????????????FileChannel?fc2??=??out.getChannel();
????????????ByteBuffer?bb??=??ByteBuffer.allocate(?8129?);
???????????????while??(?true?)???{
?????????????????bb.clear();
?????????????????int??n??=??fc1.read(bb);
???????????????????if??(n??==???-?1?)???{
??????????????????????break?;
????????????????}?
?????????????????bb.flip();
?????????????????fc2.write(bb);
?????????????}?
?????????????fc1.close();
????????????fc2.close();
??????????}???catch??(IOException?e)???{
??
????????}?
??????????long??end??=??System.currentTimeMillis();
??????????long??time??=??end??-??start;
?????????System.out.println(time);
?????}?

本以为可以结束，结果测试结果出乎意料，函数一比函数二要快，就是说Old IO快于NIO ，从此也就开始了整个过程：


?为了了解这个问题，仔细搜索并仔细再看IBM 的NIO教程，看到如下这段话
?－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－
?在 JDK 1.4 中原来的 I/O 包和 NIO 已经很好地集成了。 java.io.* 已经以 NIO 为基础重新实现了，
?所以现在它可以利用 NIO 的一些特性。例如， java.io.* 包中的一些类包含以块的形式读写数据的方法，
?这使得即使在更面向流的系统中，处理速度也会更快。 也可以用 NIO 库实现标准 I/O 功能。例如，
?可以容易地使用块 I/O 一次一个字节地移动数据。但是正如您会看到的，NIO 还提供了原 I/O 包中所没有的许多好处。?
??? －－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－

了解了这个基本原理，我们结合代码看看使用，在使用上，也在分两个方向，一个是线程处理，一个是用非线程，后者比较简单，看下面代码：

import?java.io.*;
import?java.nio.*;
import?java.nio.channels.*;
import?java.nio.channels.spi.*;
import?java.net.*;
import?java.util.*;?
/**
*
*?@author?Administrator
*?@version
*/
public?class?NBTest?{


　　/**?Creates?new?NBTest?*/
　　public?NBTest()
　　{
　　}

　　public?void?startServer()?throws?Exception
　　{
　　int?channels?=?0;
　　int?nKeys?=?0;
　　int?currentSelector?=?0;

　　//使用Selector
　　Selector?selector?=?Selector.open();

　　//建立Channel?并绑定到9000端口
　　ServerSocketChannel?ssc?=?ServerSocketChannel.open();
　　InetSocketAddress?address?=?new?InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);?
　　ssc.socket().bind(address);

　　//使设定non-blocking的方式。
　　ssc.configureBlocking(false);

　　//向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
　　SelectionKey?s?=?ssc.register(selector,?SelectionKey.OP_ACCEPT);
　　printKeyInfo(s);

　　while(true)?//不断的轮询
　　{
　　　　debug("NBTest:?Starting?select");

　　　　//Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
　　　　nKeys?=?selector.select();
　　　　//如果有我们注册的事情发生了，它的传回值就会大于0
　　　　if(nKeys?>?0)
　　　　{
　　　　　　debug("NBTest:?Number?of?keys?after?select?operation:?"?+nKeys);

　　　　　　//Selector传回一组SelectionKeys
　　　　　　//我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
　　　　　　Set?selectedKeys?=?selector.selectedKeys();
　　　　　　Iterator?i?=?selectedKeys.iterator();
　　　　　　while(i.hasNext())
　　　　　　{
　　　　　　?　?s?=?(SelectionKey)?i.next();
　　　　　　?　?printKeyInfo(s);
　　　　　　?　?debug("NBTest:?Nr?Keys?in?selector:?"?+selector.keys().size());

　　　　　　?　?//一个key被处理完成后，就都被从就绪关键字（ready?keys）列表中除去
　　　　　　?　?i.remove();
　　　　　　?　?if(s.isAcceptable())
　　　　　　?　?{
　　　　　　?　?　?//?从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
　　　　　　?　?　?Socket?socket?=?((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
　　　　　　?　?　?SocketChannel?sc?=?socket.getChannel();

　　　　　　?　?　?sc.configureBlocking(false);
　　　　　　?　?　?sc.register(selector,?SelectionKey.OP_READ?|SelectionKey.OP_WRITE);
　　　　　　?　?　?　　　　　　?　?　?System.out.println(++channels);
　　　　　　?　?}
　　　　　　?　?else
　　　　　　?　?{
　　　　　　?　?　?debug("NBTest:?Channel?not?acceptable");
　　　　　　?　?}
　　　　　?}
　　　}
　　　else
　　　{
　　　　　　debug("NBTest:?Select?finished?without?any?keys.");
　　　}

　?}

}


private?static?void?debug(String?s)
{
　?System.out.println(s);
}


private?static?void?printKeyInfo(SelectionKey?sk)
{
　?String?s?=?new?String();

　?s?=?"Att:?"?+?(sk.attachment()?==?null???"no"?:?"yes");
　?s?+=?",?Read:?"?+?sk.isReadable();
　?s?+=?",?Acpt:?"?+?sk.isAcceptable();
　?s?+=?",?Cnct:?"?+?sk.isConnectable();
　?s?+=?",?Wrt:?"?+?sk.isWritable();
　?s?+=?",?Valid:?"?+?sk.isValid();
　?s?+=?",?Ops:?"?+?sk.interestOps();
　?debug(s);
}


/**
*?@param?args?the?command?line?arguments
*/
public?static?void?main?(String?args[])
{
　?NBTest?nbTest?=?new?NBTest();
　?try
　?{
　?　?nbTest.startServer();
　?}
　?　?catch(Exception?e)
　?{
　?　?e.printStackTrace();
　?}
}

}

这是一个守候在端口9000的noblock server例子，如果我们编制一个客户端程序，就可以对它进行互动操作，或者使用telnet 主机名　90000 可以链接上。

通过仔细阅读这个例程，相信你已经大致了解NIO的原理和使用方法，下一篇，我们将使用多线程来处理这些数据，再搭建一个自己的Reactor模式。