java NIO网络编程

NIO介绍

NIO即no-blocking IO，表示同步非阻塞IO操作。采用多路复用器，事件驱动机制，当发生io请求时，触发相应的事件，多路复用器中的轮询器即selector轮询到事件，从而交由线程执行。请求发起方发起请求之后并不会被堵塞，可以设置为非堵塞的状态。

三大核心组件

java nio框架中，有三大核心的组件：Buffer、Channel、Selector。其关系图为：

Buffer

buffer即数据缓冲区，用于存储发送或读取Channel中的数据。数据流向是双向的，读写模式的切换需要依赖filp()方法。Buffer中重要的的几个属性。

• position： 表示当前读取或写入的索引位置。
• limit：表示当前读取或写入的限制索引位置。（position <= limit）
• capacity: 表示缓冲区的容量。

buffer中操作数据的方法有：get()读取position位置的数据，put()将数据写入position索引位置。array()直接返回buffer中的数组（数组是final修饰的）。需要注意的是，buffer并不会真正删除数据，而是通过position，limit属性来控制读取和写入的位置，大小。例如，buffer数组初始化时，position为0，limit=capacity。当写入一个数据时，position+1。但需要读取时，如果不仅进行模式切换，此时将从position处开始读取，读取错误的信息。
filp方法是将limit = position ，postion=0等操作，从而限制只能读取写入的数据。

另一个方法clear()方法，将position = 0; limit = capactiy.
buffer的一些实现类如：ByteBuffer、CharBuffer、IntegerBuffer、LongBuffer。操作流程大同小异。

Channel

channel是连接selector的信道，传输信息数据，同时channel需要绑定到selector。
channel重要的种类有：

1. FileChannel：操作文件
2. SocketChannel：负责tcp的网络套接字
3. ServerSockerChannel：负责tcp网络服务端。
4. DatagramChannel：负责UDP通信

channel中的重要方法：

• configBlocking(boolean) ： 配置该信道是否阻塞。
• register(Selector,Int)用来绑定selector和事件。
• read(Buffer）将channel信道中的数据读入到该buffer中

SelectionKey

如果说channel是一条管道，SelectionKey就是一个连接器。一个SelectionKey不仅将一个channel和selector绑定，还将channel触发事件绑定在selector中。SlectionKey中定义的几种事件常量：

• OP_READ：读事件。
• OP_WRITE:：写事件。
• OP_CONNECT：套接字连接事件。
• OP_ACCEPT：套接字接收事件。

SelectionKey的几个重要方法：

• cannel()：返回该SelectionKey绑定的Channel
• selector()：返回该SlectionKey绑定的Selector
• isReadable(): 判断是否为可读事件。
• isWritable(): 判断是否为可写事件。
• isConnectable(): 判断是否为连接事件。
• isAcceptable(): 判断是否为接受事件。

Selector

轮询器。能够不断的轮询出已经触发事件的channel。Selector主要负责事件的轮询，保存并维护多个不同状态的SelectionKey数组。在本人有限的认知下，selector较重要的属性有：

• protected Set<SelectionKey> selectedKeys：存储已经触发过事件的SelectionKey
• protected HashSet<SelectionKey> keys;：存储注册的SelectionKey
• private Set<SelectionKey> publicKeys; ：存储当前触发事件的SelectionKey
• private Set<SelectionKey> publicSelectedKeys;：存储注册的SelectionKey

他们之间的关系为：

其中publicKeys是keys的不可修改集，publicSelectKeys是selectedKeys的不可成长集。这样做的深意我猜测是为了保护核心数据。
Selector常用的方法有：

• selectedKeys() :返回publicSelectedKeys数组，即当前触发事件的Key。
• kdys()：返回当前publicSelectedKeys数组。
• select(): 不断轮询数组，返回触发事件的key的个数。（会阻塞，直到出现触发事件）
• select(long): 不断轮询数组，返回触发事件的key的个数，（会阻塞，直到出现触发事件或long型的变量的时间到）
• selectNow(): 轮询数组，返回触发事件的key的个数，（不会阻塞）

需要注意的是，在通过selectedKeys方法返回触发事件的keys数组中，需要使用iterator来进行key的遍历，切记：在处理完该事件之后需要调用iterator.remove()方法去删除selectedKeys中的对应key，否则，下次仍然会重复处理这个key。

使用案例

server端：

client端：

另外

从channel.register()的方法中看，channel在注册进selector中去的时候不仅将形成的selectionKey存进selector中，也将该selector存入进channel中的keys数组中去了。

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