java nio中的select和channel是怎麼使用的？

爬蜥發表於2018-07-04
Java

什麼是NIO？執行緒在處理資料時，如果執行緒還處於將資料從channel讀到buffer的這段時間內，執行緒可以去做別的事情，等資料都讀到buffer了，執行緒再回來處理讀到的資料

channel是什麼？

channel代表對實體的一個連線，實體包括檔案、網路socket等一些能進行I/O操作(讀、寫)的裝置。類比流的概念。與流的區別在於

  1. channel是可讀可寫的，但是一個流要麼寫要麼讀

  2. chanel可以非同步的讀和寫

  3. 資料總是從channel中讀到buffer,或者從buffer中寫到channel

流的讀取或寫一般是一次性的操作，資料在讀取過程中不會有快取，這也就意味著沒有辦法自己隨便移動到想要讀取的位置，要實現這個功能也就只能先快取

java中的channel有哪些？

  1. FileChannel:連線檔案的channel,通過檔案物件的getChannel方法即可獲取

FileChannel的write()方法不保證一次會寫到channel中的位元組數；另外它不能被設定為非阻塞,永遠只能設定成阻塞模式

  1. DatagramChannel:處理UDP協議連線,通過DatagramChannel.open()然後再獲取socket執行繫結即可埠

  2. SocketChannel:它是一個已經建立連線的TCP網路socket,用來處理TCP協議連線，通過SocketChannel.open()再呼叫自身的connet即可建立

  3. ServerSocketChannel:用來監聽TCP連線的建立，通過ServerSocketChannel.open()可以建立，隨後就可以繫結需要監聽的埠，並等待連線的到來，每個已建立的連線都會返回一個SocketChannel

非阻塞模式下，等待連線到來的accept方法會立馬返回，注意判斷SocketChannel是不是null;另外可能有多個連線建立，所以監聽一般會放在一個while迴圈裡面

Buffer是什麼？

用來方便操作記憶體塊中資料的一個包裝類。它有3個屬性

  1. capacity：表示Buffer能容納的資料量，滿了就不能再寫

  2. position：讀或者寫開始的位置

  3. limit：寫模式下表示能往buffer中寫的資料量，最大值是capacity;讀模式下表示能從buffer中獲取的資料量，之前buffer中寫了多少，就能讀多少

從寫模式轉換到讀模式需要用flip()完成，呼叫完成之後，limit會被設定成position當時的值，而positon會被設定成0;

讀取資料完畢轉換成寫需要呼叫clear或者compact方法，其中clear會置position為0,limit為capacity,compact則會把原有的資料拷貝到開始的位置，然後其後的位置設定為position,limit則是capacity

mark和reset用法：在執行讀取的時候，先mark住當前的位置，執行讀取完成之後reset就回到原讀取資料之前的位置了

怎麼讀取資料到多個Buffer?

建立一個陣列用來放要寫的資料，或者將要讀到的資料，再執行讀寫操作即可，但是這種方式不適合讀取變長訊息

Buffer[] bArr = {head,body};
channel.read(bArr); //讀 ，如果head本身會放自身容量的資料然後再往body中塞
Buffer[] wArr={head,body}
channel.write(wArr);//寫
複製程式碼

什麼是多路複用?

在網路中，多路複用是指將多個模擬訊號或者數字訊號組合成一種訊號的方法，以便能夠在共享媒介上傳輸。它的目標是共享稀缺資源，比如歷史上多個固定電話訊號都是通過一根電線來通話。

多路複用的訊號通過通訊通道比如電纜來傳播，多路複用器將通訊通道的容量劃分成幾個邏輯通道，每一個通道對應要傳輸的訊號或者資料流，接收方則通過解複用來提取對應的原始訊號

java nio中的select和channel是怎麼使用的？

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Selector是幹啥的？

用來監控多個channel的事件，比如channel的連線建立、資料到達等等。

Selector是SelectableChannel的多路複用器，針對不同的作業系統有不同的實現,比如PollSelectorImpl和EpollSelector,當然也可以自定義實現。

使用SelectionKey來表示一個SelectableChannel用Selector註冊了，在Selector內部會維護三種selection key的集合

  • key set表示使用了本Selector的註冊的channel,通過 keys()方法返回

  • selected-key set表示對應channel有channel自身"感興趣"的事件發生的Selectionkey集合,通過 selectedKeys()返回

  • cancelled-key set表示selector已經執行了cancel但是還尚未完成解綁流程的channel,它是無法直接獲取的

新建Selector的時候是這三個集合都是空的

實際上可以只用一個執行緒來管理所有的channel

selector使用示例

//建立selector
Selector selector = Selector.open();
//使用Selector必須設定為false,同時意味著FileChannel是不能用Selector
channel.configureBlocking(false);
// SelectionKey一共有4種值，分別代表4個事件：connect、accept、read、write
// 通過方法 interestOps 可以得到註冊時對channel感興趣的事件，具體獲取方式為 interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT 得到的結果即是否為ACCEPT事件
//通過這種方式即實現了註冊，表明當前channel需要監聽的是 read 事件,如果對多個事件感興趣，那麼可以使用 SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE 方式實現
//註冊方法還可以新增另一個引數，attach,用來附加更多的資訊給channel,比如將Buffer給channel
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while(true) {
  //select（）對channel註冊的事件如果一個都沒有好，那麼阻塞住，返回值表示事件已經發生的chanel的個數;
  //selectNow（）則不阻塞，沒有準備好就返回0
  int readyChannels = selector.select();
  if(readyChannels == 0) continue;
  //用來獲取準備好的channel
  Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
  Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
  while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
      //SeverSocketChannel接受了一個新的連線
    } else if (key.isConnectable()) {
      //和遠端已經建立了連線
    } else if (key.isReadable()) {
      //channel可讀
    } else if (key.isWritable()) {
      //channel可寫
    }
    //必須手動執行
    keyIterator.remove();
  }
}
複製程式碼

wakeup:如果channel當前剛好阻塞在select,會立馬返回

附

java NIO 參考

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