Java NIO的知識點有哪些

今天小編給大家分享一下Java NIO的知識點有哪些的相關知識點，內容詳細，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來了解一下吧。

No-Block 和Block IO 的區別：

一個典型的網絡通訊步驟為： open （新建socket Chanel ）--> connect( 嘗試建立連接) --> accept( 連接被接受) --> read( 讀取請求)send （輸出結果）--> close( 連接關閉) 。

對于一個No-Block 的網絡IO ，上面的每一步都是會馬上返回的，當然返回的結果可能為null ，可能不為null ，這個要看下上文（context ）決定。一般情況下，我們都是需要不為null 的結果，這個就需要我們在適當的時機，執行適當的步驟，這樣就會得到我們想要的結果。何為適當的時機？這個下面會講。

對于一個block 的網絡IO ，上面的每一步執行的時候，如果沒到適當的時機，當前線程就會被block 住，直到適當的時機，返回給你確定的結果。

當然對與No-Block 或者Block IO ，上面的每一步都有可能會拋出IOException 異常的。

NIO 編程接觸的幾個關鍵概念：

Buffer ：是一塊連續的內存塊，是 NIO 數據讀或寫的中轉地。Buffer 這篇blog 暫時略過不講。

Chanel ：數據的源頭或者數據的目的地，用于向 buffer 提供數據或者讀取 buffer 數據 ，異步 I/O 支持。

注意chanel 有2 類，一種叫SocketChanel, 一種叫ServerSocketChanel ，看名字我們就知道，一類是普通的socket chanel ，client 端和服務器端都用的，一類是專門用在server 端的。當然這個界限也不是絕對的，互為client 和server 的情況也是存在的。

Selector ： chanel 事件的偵聽者， 它能檢測一個或多個通道 (channel) 上的事件，并將事件分發出去。使用一個 select 線程就能監聽多個通道上的事件，并基于事件驅動觸發相應的響應。

SelectionKey ： chanel 上發生的事件， 包含了事件的狀態信息和時間以及對應的 chanel 。

Chanel 的狀態：

可連（ Connectable ）：當一個 Chanel 完成 socket 連接操作已完成或者已失敗放棄時。

能連（ Acceptable ）：當一個 Chanel 已經準備好接受一個新的 socket 連接時。

可讀（ Readable ）：當一個 Chanel 能被讀時。

可寫（ Writable ）：當一個 Chanel 能被寫時。

結合對照上面的網絡通訊步驟我們可以有以下推導出的結論：

當一個 Server Chanel 是 Connectable 時， client 端嘗試 connect 才會成功。

當一個 Server Chanel 是 Acceptable 時， client 的連接請求被真正受理，一個新的 chanel 會被生成，并且記錄了 localAdrress 和 remoteAddress. 為進一步讀寫做準備。

當一個 Chanel 是 Readable 時，我們從這個 Chanel 中讀取數據才會成功。

當一個 Chanel 是 Writable 時，我們往這個 Chanel 中寫數據才會成功。

記住一點，對于一個 No-Block 的 Chanel 來說，上面 4 個操作都會馬上返回或者拋出 IOException ，但是是不是成功就難說了，前面就說了，我們在一個 Chanel 做操作的時候，我們要密切關注 Chanel 的當前狀態。只有在知道 Chanel 的當前狀態時，我們才能在這個 Chanel 上做最適當的操作。

聰明的你可能馬上就會想到，要是你操作的 Chanel 的狀態的轉換信息能被你抓取，這些問題就迎刃而解了。對啦， NIO 就是這樣設計的。一個 Chanel 可以注冊一個 Selector （就像一個事件偵聽器），而且你還要告知你想要要偵聽的狀態。用一段代碼來說明下：

selector = SelectorProvider.provider().openSelector();  serverChannel1 = ServerSocketChannel.open();  serverChannel1.configureBlocking(false);  InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress("localhost", 9999);  serverChannel1.socket().bind(isa);  serverChannel1.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

這段代碼的意思就是我們打開了一個 ServerChanel ，偵聽本機的 9999 端口，并且新建了一個 Selector, 然后這個 ServerChanel 注冊了這個 Selector ，并且指定了它感興趣的狀態類型是 OP_ACCEPT. 這樣有什么效果呢？

注意紅色那句，這句意思是selector要求serverChannel1狀態為acceptable的時候把這個消息告訴selector。

效果就是：

當這個 ServerChanel 狀態為 Acceptable 時， Selector 就會收到一個消息，這個消息當然就是一個 SelectionKey 對象。調用 Selector 的 selectedKeys （）方法，我們就能得到所有 Chanel 發送過來的消息。

因為 SelectionKey 包含 事件的狀態，時間以及對應的 Chanel ，很自然的，我們遍歷這個 Set<SelectionKey>, 根據 SelectionKey 的狀態，就能在相應的 Chanel 做正確的操作。比如，能讀的時候我們就讀，能寫的時候我們就寫。

***講講 Server 端和 Client 編程的一般步驟：

對于 Client 來一般是這樣的：

InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(host, port);   SocketChannel sc = null;   sc = SocketChannel.open();   sc.connect(isa);   sc.write(data);   …   Sc.read(buff);

構造一個 InetSocketAddress 對象 --> open --> connect --> write --> read

注意這里用的不是 No-Block 的方式，因為 client 如果沒有得到 server 端的正確回應的話就采取下一步操作無疑是沒有意義的。

Server 端：

selector = SelectorProvider.provider ().openSelector();   serverChannel = ServerSocketChannel.open ();   serverChannel .configureBlocking( false );   InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress( "localhost" , 9999 );   serverChannel .socket().bind(isa);   serverChannel .register( selector , SelectionKey. OP_ACCEPT );

構造一個 Selector --> 打開一個 serverSocketChanel --> 設定 serverSocketChanel 為 no-block-->bind serverSocketChanel 到一個 host 和 port --> register Selector 并告知感興趣的狀態類型轉換。

在 SelectionKey Set 上遍歷操作：

while (true) {   selector.select();   Iterator selectedKeys = this.selector.selectedKeys().iterator();   while (selectedKeys.hasNext()) {   SelectionKey key = (SelectionKey) selectedKeys.next();   selectedKeys.remove();   if (!key.isValid()) {   continue;   }   if (key.isAcceptable()) {   accept(key);   } else if (key.isReadable()) {   read(key);   } else if (key.isWritable()) {   write(key);   }   }   }

在這個循環里面我們會根據 SelectionKey 的狀態，采取不同的操作的。當連接被 accepted 時， 一個新的 chanel 會被生成，并且記錄了 localAdrress 和 remoteAddress. 為進一步讀寫做準備。

accept 函數如下：

public void accept(SelectionKey key) throws IOException {   ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();  SocketChanel socketChannel1 = serverSocketChannel.accept();   socketChannel1.configureBlocking(false);   socketChannel1.register(selector, SelectionKey.OP_READ);   }

這里新的 Chanel 被構建，***同樣會注冊到 selector ， 同時要求當這個 Chanel 為 Readable 時，一個 SelectionKey 被放入到 Selector 中。這樣上面循環會用 read(key) 來處理這個 SelectionKey。

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