Java NIO非堵塞应用通常适用用在I/O读写等方面，我们知道，系统运行的性能瓶颈通常在I/O读写，包括对端口和文件的操作上，过去，在打开一个I/O通道后，read()将一直等待在端口一边读取字节内容，如果没有内容进来，read()也是傻傻的等，这会影响我们程序继续做其他事情，那么改进做法就是开设线程，让线程去等待，但是这样做也是相当耗费资源的。
Java NIO非堵塞技术实际是采取Reactor模式，或者说是Observer模式为我们监察I/O端口，如果有内容进来，会自动通知我们，这样，我们就不必开启多个线程死等，从外界看，实现了流畅的I/O读写，不堵塞了。
Java NIO出现不只是一个技术性能的提高，你会发现网络上到处在介绍它，因为它具有里程碑意义，从JDK1.4开始，Java开始提高性能相关的功能，从而使得Java在底层或者并行分布式计算等操作上已经可以和C或Perl等语言并驾齐驱。
如果你至今还是在怀疑Java的性能，说明你的思想和观念已经完全落伍了，Java一两年就应该用新的名词来定义。从JDK1.5开始又要提供关于线程、并发等新性能的支持，Java应用在游戏等适时领域方面的机会已经成熟，Java在稳定自己中间件地位后，开始蚕食传统C的领域。
本文主要简单介绍NIO的基本原理，在下一篇文章中，将结合Reactor模式和著名线程大师Doug Lea的一篇文章深入讨论。
NIO主要原理和适用。
NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者，只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情，当有事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后，我们从这个Channel中读取数据，放心，包准能够读到，接着我们可以处理这些数据。
Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问，不断的轮询(目前就这一个算法)，一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生，比如数据来了，他就会站起来报告，交出一把钥匙，让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。
了解了这个基本原理，我们结合代码看看使用，在使用上，也在分两个方向，一个是线程处理，一个是用非线程，后者比较简单，看下面代码：
| import java.io.*; import java.nio.*; import java.nio.channels.*; import java.nio.channels.spi.*; import java.net.*; import java.util.*;
/** * * @author Administrator * @version */ public class NBTest { /** Creates new NBTest */ public NBTest() { } public void startServer() throws Exception { int channels = 0; int nKeys = 0; int currentSelector = 0; //向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件 SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); printKeyInfo(s); while(true) //不断的轮询 { debug("NBTest: Starting select"); } private static void debug(String s) { System.out.println(s); } private static void printKeyInfo(SelectionKey sk) { String s = new String(); s = "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes"); s += ", Read: " + sk.isReadable(); s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable(); s += ", Cnct: " + sk.isConnectable(); s += ", Wrt: " + sk.isWritable(); s += ", Valid: " + sk.isValid(); s += ", Ops: " + sk.interestOps(); debug(s); } /** * @param args the command line arguments */ public static void main (String args[]) { NBTest nbTest = new NBTest(); try { nbTest.startServer(); } catch(Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
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这是一个守候在端口9000的noblock server例子，如果我们编制一个客户端程序，就可以对它进行互动操作，或者使用telnet 主机名 90000 可以链接上。
当前分布式计算 Web Services盛行天下，这些网络服务的底层都离不开对socket的操作。他们都有一个共同的结构： 1. Read request 2. Decode request 3. Process service 4. Encode reply 5. Send reply
经典的网络服务的设计如下图，在每个线程中完成对数据的处理：
但这种模式在用户负载增加时，性能将下降非常的快。我们需要重新寻找一个新的方案，保持数据处理的流畅，很显然，事件触发机制是最好的解决办法，当有事件发生时，会触动handler,然后开始数据的处理。
Reactor模式类似于AWT中的Event处理：
Reactor模式参与者
1.Reactor 负责响应IO事件，一旦发生，广播发送给相应的Handler去处理,这类似于AWT的thread 2.Handler 是负责非堵塞行为，类似于AWT ActionListeners；同时负责将handlers与event事件绑定，类似于AWT addActionListener
如图：
Java的NIO为reactor模式提供了实现的基础机制，它的Selector当发现某个channel有数据时，会通过SlectorKey来告知我们，在此我们实现事件和handler的绑定。
我们来看看Reactor模式代码:
| public class Reactor implements Runnable{
final Selector selector; final ServerSocketChannel serverSocket; Reactor(int port) throws IOException { selector = Selector.open(); serverSocket = ServerSocketChannel.open(); InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port); serverSocket.socket().bind(address); public void run() { // normally in a new Thread try { while (!Thread.interrupted()) { selector.select(); Set selected = selector.selectedKeys(); Iterator it = selected.iterator(); //Selector如果发现channel有OP_ACCEPT或READ事件发生，下列遍历就会进行。 while (it.hasNext()) //来一个事件 第一次触发一个accepter线程 //以后触发SocketReadHandler dispatch((SelectionKey)(it.next())); selected.clear(); } }catch (IOException ex) { logger.debug("reactor stop!"+ex); } } //运行Acceptor或SocketReadHandler void dispatch(SelectionKey k) { Runnable r = (Runnable)(k.attachment()); if (r != null){ // r.run(); } } class Acceptor implements Runnable { // inner public void run() { try { logger.debug("-->ready for accept!"); SocketChannel c = serverSocket.accept(); if (c != null) //调用Handler来处理channel new SocketReadHandler(selector, c); } catch(IOException ex) { logger.debug("accept stop!"+ex); } } } } |
以上代码中巧妙使用了SocketChannel的attach功能，将Hanlder和可能会发生事件的channel链接在一起，当发生事件时，可以立即触发相应链接的Handler。
再看看Handler代码:
| public class SocketReadHandler implements Runnable {
public static Logger logger = Logger.getLogger(SocketReadHandler.class); private Test test=new Test(); final SocketChannel socket; final SelectionKey sk; public SocketReadHandler(Selector sel, SocketChannel c) throws IOException { socket = c; socket.configureBlocking(false); sk = socket.register(sel, 0); //将SelectionKey绑定为本Handler 下一步有事件触发时，将调用本类的run方法。 //参看dispatch(SelectionKey k) sk.attach(this); public void run() { try{ // test.read(socket,input); readRequest() ; }catch(Exception ex){ logger.debug("readRequest error"+ex); } } /** * 处理读取data * @param key * @throws Exception */ private void readRequest() throws Exception { ByteBuffer input = ByteBuffer.allocate(1024); input.clear(); try{ int bytesRead = socket.read(input); ...... //激活线程池 处理这些request requestHandle(new Request(socket,btt)); ..... }catch(Exception e) { } |
注意在Handler里面又执行了一次attach，这样，覆盖前面的Acceptor，下次该Handler又有READ事件发生时，将直接触发Handler.从而开始了数据的读 处理 写 发出等流程处理。
将数据读出后，可以将这些数据处理线程做成一个线程池，这样，数据读出后，立即扔到线程池中，这样加速处理速度：
更进一步，我们可以使用多个Selector分别处理连接和读事件。
一个高性能的Java网络服务机制就要形成，激动人心的集群并行计算即将实现。
