NIO 之 Channel实现原理
相关文章
NIO概述
Java NIO 由以下几个核心部分组成：
- Channels
- Buffers
- Selectors
在传统IO中，流是基于字节的方式进行读写的。
在NIO中，使用通道（Channel）基于缓冲区数据块的读写。
Channel 和 IO 流的区别
Java NIO的通道类似IO中的流，但又有些不同：
- 既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。
- 通道可以异步地读写。
- 通道中的数据总是要先读到一个Buffer，或者总是要从一个Buffer中写入。
Channel 实现类
下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的实现：
- FileChannel FileChannel 从文件中读写数据。
- DatagramChannel DatagramChannel 能通过UDP读写网络中的数据。
- SocketChannel SocketChannel 能通过TCP读写网络中的数据。
- ServerSocketChannel ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。
FileChannel 是基于文件的Channel。
DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel 都是基于网络流的Channel。
下面我们主要介绍关于基于网络流的SocketChannel 和 ServerSocketChannel 。
register 方法
基于网络流的Channel中提供了register方法。
使用示例：
channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(64));代码的写法感觉是要将selector对象注册到channel中。其实正好相反，应该是将channel注册到selector中。
下面通过代码分析：
undefined
channel 的 register 方法
1.首先判断 selector 中是否已经注册此 channel ，如果注册过就更新注册的事件和attach附件信息。
- 如果 selector 没有注册过 channel ，则将 channel 注册到 selector 中。
configureBlocking 方法
public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block)Channel 默认使用阻塞模式，通过 configureBlocking 方法可以将该 Channel 设置成非阻塞模式。
//设置成非阻塞模式
channel.configureBlocking(false);ServerSocketChannel
ServerSocketChannel只支持入站连接请求。不提供读取、写入数据功能。
accept 方法
public abstract SocketChannel accept()accept()可以在阻塞或非阻塞模式下操作。
- 阻塞模式 accept()方法等待入站连接。然后它接受一个连接，并返回到远程客户端的一个SocketChannel。在建立连接前你无法做任何操作。
示例：
public static void blockMode(){
try {
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
//绑定要监控的端口
serverChannel.bind(new InetSocketAddress(9000));
//获取入站请求socketChannel
SocketChannel clientChannel = serverChannel.accept();
...
} catch (Exception e) {
}
}- 非阻塞模式 如果没有入站连接，accept()返回null。非阻塞模式一般和Selector结合使用。
示例：
public static void nonBlockMode(){
try {
//创建一个selector
Selector selector = Selector.open();
//创建一个ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
//设置成非阻塞模式
serverChannel.configureBlocking(false);
//绑定要监控的端口
serverChannel.bind(new InetSocketAddress(9000));
//接受入站请求
serverChannel.accept();
//将 serverChannel 注册到 selector 上
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} catch (Exception e) {
}
}SocketChannel
SocketChannel 类可以读写TCP Socket。数据必须编码到ByteBuffer对象中来完成读写。
open 方法
- public static SocketChannel open() 创建一个SocketChannel，但不连接（没有指定目标ip和port），如果想使用非阻塞模式则使用该方法创建SocketChannel对象。
示例：
public static void nonSocketChannel() throws Exception {
SocketChannel client = SocketChannel.open();
client.configureBlocking(false);
client.connet(new InetSocketAddress("192.168.1.10", 9000));
}- public static SocketChannel open(SocketAddress remote) 构造SocketChannel 对象，并使用阻塞模式连接目标地址。
connect 方法
public abstract boolean connect(SocketAddress remote)非阻塞模式下，如果要连接远程服务器必须使用 connect 方法进行连接。
finishConnect 方法
public abstract boolean finishConnect()阻塞模式：直接返回true，因为在构造SocketChannel的时候已经建立连接了。
非阻塞模式下：必须调用此方法来判断该方法是否已经建立网络连接，只有建立网络连接后才能进行读写操作。
判断网络连接状态
public abstract boolean isConnected()
判断是否已经连接。
public abstract boolean isConnectionPending()
判断连接是否正在连接状态
read 方法
- public int read(ByteBuffer buf) 将 SocketChannel 中的数据读入填充到 buf 中
- public final long read(ByteBuffer[] dsts) 将 SocketChannel 中的数据读入填充到 dsts[] 数组。按照数组顺序进行填充。
- public long read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length) 将 SocketChannel 中的数据填充到 dsts[] 数组中，从第数组中的offset坐标开始填充，填充 length 个Bytebuffer。
write 方法
- public int write(ByteBuffer src) 将 buf 中的数据写入到 SocketChannel 中
- public final long write(ByteBuffer[] srcs) 将 srcs[] 数组中的数据写入到 SocketChannel 中，按照数组顺序一个一个写入。
- public long write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length) 将 srcs[] 数组中的数据写入到 SocketChannel 中，从数组中 offset 坐标开始，写入length个ByteBuffer对象。