NIO之完成网络通信

Myth丶恋晨 2022-04-24 01:48 203阅读 0赞

NIO被叫为 no-blocking io，其实是在网络这个层次中理解的，对于FileChannel来说一样是阻塞。对于网络通信是还有如下几个Channel

我们通常使用NIO是在网络中使用的，网上大部分讨论NIO都是在网络通信的基础之上的！说NIO是非阻塞的NIO也是网络中体现的！  
nio的核心要素有：

Buffer缓冲区
    Channel通道
    Selector选择器

我们在网络中使用NIO往往是I/O模型的多路复用模型！

# NIO阻塞形态 #

为了更好地理解，我们先来写一下NIO在网络中是阻塞的状态代码，随后看看非阻塞是怎么写的就更容易理解了。是阻塞的就**没有Selector选择器**了，就直接使用Channel和Buffer就完事了。

客户端代码

/** * 使用NIO完成网络通信的三个核心 * * 1.通道（Channel）：负责连接 * java.nio.channels.Channel 接口 * |-- SelectableChannel * |-- SocketChannel * |-- ServerSocketChannel * |-- DatagramChannel * * |-- Pipe.SinkChannel * |-- Pipe.SourceChannel * * 2.缓冲区（Buffer）：负责数据的存取 * * 3.选择器（Selector）：是SelectableChannel的多路复用器。用于监控SelectableChannel的IO状况 * * * @author 波波烤鸭 * @email dengpbs@163.com * */
    public class BlockClient { 
    
    	/** * 传递图片 * @param args * @throws Exception */
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		// 1.获取通道
    		SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));
    		// 2.发送一张图片给服务器
    		FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a9.jpg"), StandardOpenOption.READ);
    		// 3.要使用NIO，有了Channel必然要使用Buffer，Buffer是与数据打交道的
    		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    		
    		// 4.读取本地文件，发送给服务器
    		while(fileChannel.read(byteBuffer)!=-1){ 
    			byteBuffer.flip();//读取之前切换成读模式
    			socketChannel.write(byteBuffer);
    			byteBuffer.clear();
    		}
    		// 显示的告诉服务器数据写完了
    		socketChannel.shutdownOutput();
    		int num = 0 ;
    		byteBuffer.clear();
    		
    		while((num = socketChannel.read(byteBuffer)) !=-1){ 
    			// 切回读模式
    			byteBuffer.flip();
    			System.out.println(new String(byteBuffer.array(),0,num));
    			byteBuffer.clear();
    		}
    		/*// 5.关闭流 fileChannel.close(); socketChannel.close();*/
    	}
    }

服务器代码

public class BlockServer { 
    
    	/** * IO阻塞 服务端 * @param args * @throws Exception */
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		//1.获取通道
    		ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
    		//2.得到文件通道，将客户端传递的图片写入到本地
    		FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/bb.jpg"), 
    				StandardOpenOption.WRITE
    				,StandardOpenOption.CREATE);// 如果不存在就创建
    		// 3.绑定连接
    		server.bind(new InetSocketAddress(9999));
    		// 4.获取客户端的连接(阻塞的)
    		SocketChannel client = server.accept();
    		// 5.声明Buffer存储图片
    		ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    		// 6.将客户端传递的数据保存在本地
    		while(client.read(byteBuffer)!=-1){ 
    			byteBuffer.flip();
    			fileChannel.write(byteBuffer);
    			byteBuffer.clear();
    		}
    		
    		byteBuffer.put("图片接收成功！！".getBytes());
    		byteBuffer.flip();
    		client.write(byteBuffer);
    		byteBuffer.clear();
    		// 显示的告诉客户端信息输完了
    		client.shutdownOutput();
    		/*fileChannel.close(); client.close(); server.close();*/
    	}
    }

# NIO非阻塞形态 #

如果使用非阻塞模式的话，那么我们就可以不显式告诉服务器已经发完数据了,但是需要显示的指定是非阻塞的

客户端:

public class NoBlockClient { 
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		// 1. 获取通道
    		SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666));
    
    		// 1.1切换成非阻塞模式
    		socketChannel.configureBlocking(false);
    
    		// 2. 发送一张图片给服务端吧
    		FileChannel fileChannel = FileChannel.open(Paths.get("c:/tools/a9.jpg"),
    				StandardOpenOption.READ);
    
    		// 3.要使用NIO，有了Channel，就必然要有Buffer，Buffer是与数据打交道的呢
    		ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    
    		// 4.读取本地文件(图片)，发送到服务器
    		while (fileChannel.read(buffer) != -1) { 
    
    			// 在读之前都要切换成读模式
    			buffer.flip();
    
    			socketChannel.write(buffer);
    
    			// 读完切换成写模式，能让管道继续读取文件的数据
    			buffer.clear();
    		}
    
    		// 5. 关闭流
    		fileChannel.close();
    		socketChannel.close();
    
    	}
    }

服务器:

public class NoBlockServer { 
    
    	public static void main(String[] args) throws Exception { 
    		// 1.获取通道
    		ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
    
    		// 2.切换成非阻塞模式
    		server.configureBlocking(false);
    
    		// 3. 绑定连接
    		server.bind(new InetSocketAddress(6666));
    
    		// 4. 获取选择器
    		Selector selector = Selector.open();
    
    		// 4.1将通道注册到选择器上，指定接收“监听通道”事件
    		server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    
    		// 5. 轮训地获取选择器上已“就绪”的事件--->只要select()>0，说明已就绪
    		while (selector.select() > 0) { 
    			// 6. 获取当前选择器所有注册的“选择键”(已就绪的监听事件)
    			Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
    
    			// 7. 获取已“就绪”的事件，(不同的事件做不同的事)
    			while (iterator.hasNext()) { 
    
    				SelectionKey selectionKey = iterator.next();
    
    				// 接收事件就绪
    				if (selectionKey.isAcceptable()) { 
    
    					// 8. 获取客户端的链接
    					SocketChannel client = server.accept();
    
    					// 8.1 切换成非阻塞状态
    					client.configureBlocking(false);
    
    					// 8.2 注册到选择器上-->拿到客户端的连接为了读取通道的数据(监听读就绪事件)
    					client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    
    				} else if (selectionKey.isReadable()) {  // 读事件就绪
    
    					// 9. 获取当前选择器读就绪状态的通道
    					SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
    
    					// 9.1读取数据
    					ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    
    					// 9.2得到文件通道，将客户端传递过来的图片写到本地项目下(写模式、没有则创建)
    					FileChannel outChannel = FileChannel.open(Paths.get("2.png"), StandardOpenOption.WRITE,
    							StandardOpenOption.CREATE);
    
    					while (client.read(buffer) > 0) { 
    						// 在读之前都要切换成读模式
    						buffer.flip();
    						outChannel.write(buffer);
    						// 读完切换成写模式，能让管道继续读取文件的数据
    						buffer.clear();
    					}
    				}
    				// 10. 取消选择键(已经处理过的事件，就应该取消掉了)
    				iterator.remove();
    			}
    		}
    	}
    }

简单总结一下使用NIO时的要点：

1.  将Socket通道注册到Selector中，监听感兴趣的事件
2.  当感兴趣的时间就绪时，则会进去我们处理的方法进行处理
3.  每处理完一次就绪事件，删除该选择键(因为我们已经处理完了)

# DatagramChannel #

发送方

public static void main(String[] args) throws IOException { 
    	// 获取通道
    	DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();
    	// 非阻塞的
    	dc.configureBlocking(false);
    	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    	Scanner scan = new Scanner(System.in);
    	while(scan.hasNext()){ 
    		String str = scan.next();
    		buf.put((new Date().toString()+"\n"+str).getBytes());		
    		buf.flip();
    		dc.send(buf, new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666));
    		buf.clear();
    	}
    	
    	dc.close();
    }

接收方

public static void main(String[] args) throws Exception { 
    	// TODO Auto-generated method stub
    	DatagramChannel dc = DatagramChannel.open();
    	dc.bind(new InetSocketAddress(6666));
    	dc.configureBlocking(false);
    	// 获取选择器
    	Selector selector = Selector.open();
    	dc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    	while(selector.select() > 0){ 
    		Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
    		while(it.hasNext()){ 
    			SelectionKey sk = it.next();
    			if(sk.isReadable()){ 
    				ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    				dc.receive(buf);
    				buf.flip();
    				System.out.println(new String(buf.array(),0,buf.limit()));
    				buf.clear();
    			}
    		}
    		it.remove();
    	}
    }

# 管道(Pipe) #

Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接，Pipe有一个source通道和一个sink通道，数据会被写到sink通道，从source通道读取。

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9kcGItYm9ib2thb3lhLXNtLmJsb2cuY3Nkbi5uZXQ_size_16_color_FFFFFF_t_70]

public static void main(String[] args) throws Exception { 
    	// 1.获取管道
    	Pipe pipe = Pipe.open();
    	// 2.将缓冲区数据写入管道
    	ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
    	
    	// 3.获取SinkChannel对象
    	SinkChannel sinkChannel = pipe.sink();
    	buf.put("hello pipe".getBytes());
    	buf.flip();
    	sinkChannel.write(buf);
    	
    	// 4.读取缓冲区中的数据
    	SourceChannel source = pipe.source();
    	buf.flip();
    	int num = source.read(buf);
    	System.out.println(new String(buf.array(),0,num));
    	source.close();
    	sinkChannel.close();
    }

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