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NIO与BIO

概述

  • BIO

    Blocking IO,阻塞型IO

  • NIO

    No Blocking IO,非阻塞型IO

  • 阻塞IO的弊端

    在等待的过程中,什么事也做不了

  • 非阻塞IO的好处

    不需要一直等待,当一切就绪了再去做

NIO与BIO的区别

  • 区别一

    BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的

  • 区别二

    BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的

    BIO中数据传输是单向的，NIO中的缓冲区是双向的

NIO三大模块

  • 缓冲区

    用来存储数据

  • 通道

    用来建立连接和传输数据

  • 选择器

    监视通道状态

NIO创建缓冲区对象

方法介绍

方法名说明
static ByteBuffer allocate(长度) 创建byte类型的缓冲区
static ByteBuffer wrap(byte[] array) 创建一个有内容的byte类型缓冲区

代码示例

public class CreateByteBufferDemo1 {
    public static void main(String[] args) {
        //method1();

        //method2();

        ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap("aaa".getBytes());
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println(wrap.get());
        }
    }

    private static void method2() {
        byte [] bytes = {97,98,99};
        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.wrap(bytes);
        //缓冲区的长度3
        //缓冲区里面的内容就是字节数组的内容.
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            System.out.println(byteBuffer2.get());
        }
        System.out.println(byteBuffer2.get());
    }

    private static void method1() {
        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(5);
        //get
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            System.out.println(byteBuffer1.get());
        }
        System.out.println(byteBuffer1.get());
    }
}

NIO缓冲区添加数据

方法介绍

 代码示例

public class ByteBufferDemo2 {
    public static void main(String[] args) {
//        int position()          当前要操作的索引
//        int limit()           最多能操作到哪个索引
//        int capacity()          缓冲区的总长度
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
        System.out.println(byteBuffer.position());//0
        System.out.println(byteBuffer.limit());//10
        System.out.println(byteBuffer.capacity());//10

//        put(byte b)          一次添加一个字节
//        byteBuffer.put((byte) 97);
//        System.out.println(byteBuffer.position());
//        System.out.println(byteBuffer.limit());
//        System.out.println(byteBuffer.capacity());

//        put(byte[] src)         一次添加一个字节数组
//        byteBuffer.put("aaa".getBytes());
//        System.out.println(byteBuffer.position());//3
//        System.out.println(byteBuffer.limit());//10
//        System.out.println(byteBuffer.capacity());//10

//        position(int newPosition) 修改position
//        byteBuffer.position(1);

//        limit(int newLimit)      修改limit
//        byteBuffer.limit(5);
//        System.out.println(byteBuffer.position());
//        System.out.println(byteBuffer.limit());
//        System.out.println(byteBuffer.capacity());

//        int remaining()          还有多少能操作
//        boolean hasRemaining()      是否还有能操作的

        byteBuffer.put("0123456789".getBytes());
        System.out.println(byteBuffer.remaining());
        System.out.println(byteBuffer.hasRemaining());
    }
}

NIO缓冲区获取数据

方法介绍

方法名介绍
flip() 切换读写模式（写à读）
get() 读一个字节
get(byte[] dst) 读多个字节
get(int index) 读指定索引的字节
rewind() 将position设置为0，可以重复读
clear() 数据读写完毕（读->写）
array() 将缓冲区转换成字节数组返回

代码示例

public class ByteBufferDemo3 {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(10);
        byteBuffer.put("abc".getBytes());

//        flip()  切换读写模式（写读）
        byteBuffer.flip();
//        get()   读一个字节
//        while(byteBuffer.limit() != byteBuffer.position()){
//            System.out.println((char) byteBuffer.get());
//        }

        for (int i = 0; i < byteBuffer.limit(); i++) {
            System.out.println((char) byteBuffer.get());
        }

//        get(byte[] dst) 读多个字节
//        byte [] bytes = new byte[byteBuffer.limit()];
//        byteBuffer.get(bytes);
//        System.out.println(new String(bytes));

//        get(int index)  读指定索引的字节
//        System.out.println((char) byteBuffer.get(0));

//        rewind()    将position设置为0，可以重复读
//        byteBuffer.rewind();
//        for (int i = 0; i < byteBuffer.limit(); i++) {
//            System.out.println((char) byteBuffer.get());
//        }

//        clear()     数据读写完毕（读->写）
        byteBuffer.clear();
        byteBuffer.put("qqq".getBytes());
//        array()     将缓冲区转换成字节数组返回

        byte[] bytes = byteBuffer.array();
        System.out.println(new String(bytes));
    }
}

小结

  1. 需求：我要把数据写到缓冲区中。

    数据是从外面进入到缓冲区的，所以缓冲区在做读数据的操作。

  2. 需求：我要把数据从缓冲区中读出来。

    数据是从缓冲区里面到外面的。所以缓冲区在做写数据的操作。

  3. capacity：容量（长度） limit： 界限（最多能读/写到哪里） posotion：位置（读/写哪个索引）

  4. 获取缓冲区里面数据之前，需要调用flip方法

  5. 再次写数据之前，需要调用clear方法，

    但是数据还未消失，等再次写入数据，被覆盖了才会消失。

NIO通道客户端

  • 客户端实现步骤

    1. 打开通道

    2. 指定IP和端口号

    3. 写出数据

    4. 释放资源

示例代码

public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.打开通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

        //2.指定IP和端口号
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));

        //3.写出数据
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap("一点寒毛先制".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer);

        //4.释放资源
        socketChannel.close();
    }
}

NIO通道服务端

  • NIO通道

    • 服务端通道

      只负责建立建立，不负责传递数据

    • 客户端通道

      建立建立并将数据传递给服务端

    • 缓冲区

      客户端发送的数据都在缓冲区中

    • 服务端通道内部创建出来的客户端通道

      相当于客户端通道的延伸用来传递数据

  • 服务端实现步骤

    1. 打开一个服务端通道

    2. 绑定对应的端口号

    3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞

    4. 此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？

    5. 如果有客户端来连接了,则在服务端通道内部,再创建一个客户端通道,相当于是客户端通道的延伸

    6. 获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中

    7. 给客户端回写数据

    8. 释放资源

示例代码

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
//        1.打开一个服务端通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
//        2.绑定对应的端口号
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));
//        3.通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
            //如果传递true 表示通道设置为阻塞通道...默认值
            //如果传递false 表示通道设置为非阻塞通道
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
//        4.此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
        while (true) {
//        5.如果有客户端来连接了，则在服务端通道内部，再创建一个客户端通道，相当于是客户端通道的延伸
            //此时已经设置了通道为非阻塞
            //所以在调用方法的时候,如果有客户端来连接,那么会创建一个SocketChannel对象.
            //如果在调用方法的时候,没有客户端来连接,那么他会返回一个null
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            //System.out.println(socketChannel);
            if(socketChannel != null){
//        6.客户端将缓冲区通过通道传递给服务端,就到了这个延伸通道socketChannel里面
//        7.服务端创建一个空的缓冲区装数据并输出
                ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                //获取传递过来的数据,并把他们放到byteBuffer缓冲区中.
                //返回值:
                    //正数: 表示本次读到的有效字节个数.
                    //0   : 表示本次没有读到有效字节.
                    //-1  : 表示读到了末尾
                int len = socketChannel.read(byteBuffer);
                System.out.println(new String(byteBuffer.array(),0,len));
              //8.释放资源
                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}

NIO通道练习

客户端

  • 实现步骤

    1. 打开通道

    2. 指定IP和端口号

    3. 写出数据

    4. 读取服务器写回的数据

    5. 释放资源

示例代码

public class Clinet {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.打开通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        // 2.指定IP和端口号
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));
        // 3.写出数据
        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.wrap("吃俺老孙一棒棒".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer1);
          // 手动写入结束标记
        socketChannel.shutdownOutput();

        System.out.println("数据已经写给服务器");
        // 4.读取服务器写回的数据
        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len;
        while((len = socketChannel.read(byteBuffer2)) != -1){
            byteBuffer2.flip();
            System.out.println(new String(byteBuffer2.array(),0,len));
            byteBuffer2.clear();
        }
        // 5.释放资源
        socketChannel.close();
    }
}
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服务端

  • 实现步骤

    1. 打开一个服务端通道

    2. 绑定对应的端口号

    3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞

    4. 此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？

    5. 如果有客户端来连接了,则在服务端通道内部,再创建一个客户端通道,相当于是客户端通道的延伸

    6. 获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中

    7. 给客户端回写数据

    8. 释放资源

示例代码

public class Sever {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1，打开一个服务端通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 2，绑定对应的端口号
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));
        // 3，通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 4，此时没有门卫大爷，所以需要经常看一下有没有连接发过来没？
        while(true){
            //  5，如果有客户端来连接了，则在服务端通道内部，再创建一个客户端通道，相当于是客户端通道的延伸
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            if(socketChannel != null){
                System.out.println("此时有客户端来连接了");
                // 6,获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中
                ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                //socketChannel.read(byteBuffer1);
                int len;
                //针对于缓冲区来讲
                    //如果 从添加数据 ----> 获取数据 flip
                    //如果 从获取数据 ----> 添加数据 clear
                while((len = socketChannel.read(byteBuffer1)) != -1){
                    byteBuffer1.flip();
                    System.out.println(new String(byteBuffer1.array(),0,len));
                    byteBuffer1.clear();
                }

                System.out.println("接收数据完毕,准备开始往客户端回写数据");
                // 7,给客户端回写数据
                ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.wrap("哎哟,真疼啊!!!".getBytes());
                socketChannel.write(byteBuffer2);
                // 8,释放资源
                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}
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NIO通道练习优化

  • 存在问题

    服务端内部获取的客户端通道在读取时,如果读取不到结束标记就会一直阻塞

  • 解决方案

    将服务端内部获取的客户端通道设置为非阻塞的

示例代码

// 客户端
public class Clinet {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));

        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.wrap("吃俺老孙一棒棒".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer1);

        System.out.println("数据已经写给服务器");

        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len;
        while((len = socketChannel.read(byteBuffer2)) != -1){
            System.out.println("客户端接收回写数据");
            byteBuffer2.flip();
            System.out.println(new String(byteBuffer2.array(),0,len));
            byteBuffer2.clear();
        }
        socketChannel.close();
    }
}
// 服务端
public class Sever {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));

        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        while(true){
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            if(socketChannel != null){
                System.out.println("此时有客户端来连接了");
                  // 将服务端内部获取的客户端通道设置为非阻塞的
                socketChannel.configureBlocking(false);
                //获取客户端传递过来的数据,并把数据放在byteBuffer1这个缓冲区中
                ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                //socketChannel.read(byteBuffer1);
                int len;
                //针对于缓冲区来讲
                    //如果 从添加数据 ----> 获取数据 flip
                    //如果 从获取数据 ----> 添加数据 clear
                while((len = socketChannel.read(byteBuffer1)) > 0){
                    System.out.println("服务端接收发送数据");
                    byteBuffer1.flip();
                    System.out.println(new String(byteBuffer1.array(),0,len));
                    byteBuffer1.clear();
                }

                System.out.println("接收数据完毕,准备开始往客户端回写数据");

                ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.wrap("哎哟,真疼啊!!!".getBytes());
                socketChannel.write(byteBuffer2);

                socketChannel.close();
            }
        }
    }
}
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NIO选择器

概述

选择器可以监视通道的状态,多路复用

 

 

选择器对象

  • Selector

    选择器对象

  • SelectionKey

    绑定的key

  • SelectableChannel

    能使用选择器的通道

    • SocketChannel

    • ServerSocketChannel

NIO选择器改写服务端

实现步骤

  1. 打开一个服务端通道(open)

  2. 绑定对应的端口号

  3. 通道默认是阻塞的，需要设置为非阻塞

  4. 打开一个选择器（门卫大爷）

  5. 将选择器绑定服务端通道，并监视服务端是否准备好

  6. 如果有客户端来连接了，大爷会遍历所有的服务端通道，谁准备好了，就让谁来连接 连接后，在服务端通道内部，再创建一个客户端延伸通道

  7. 如果客户端把数据传递过来了，大爷会遍历所有的延伸通道，谁准备好了，谁去接收数据

 代码实现

// 客户端
public class Clinet {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();

        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",10000));

        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.wrap("吃俺老孙一棒棒".getBytes());
        socketChannel.write(byteBuffer1);

        System.out.println("数据已经写给服务器");

        ByteBuffer byteBuffer2 = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len;
        while((len = socketChannel.read(byteBuffer2)) != -1){
            System.out.println("客户端接收回写数据");
            byteBuffer2.flip();
            System.out.println(new String(byteBuffer2.array(),0,len));
            byteBuffer2.clear();
        }
        socketChannel.close();
    }
}
// 服务端
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.打开服务端通道
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        //2.让这个通道绑定一个端口
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(10000));
        //3.设置通道为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //4.打开一个选择器
        //Selector --- 选择器
//        SelectionKey --- 绑定通道后返回那个令牌
  //      SelectableChannel --- 可以使用选择器的通道
        Selector selector = Selector.open();
        //5.绑定选择器和服务端通道
        serverSocketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while(true){
            System.out.println("11");
            //选择器会监视客户端通道的状态.
            //6.返回值就表示此时有多少个客户端来连接.
            int count = selector.select();
            System.out.println("222");
            if(count != 0){
                System.out.println("有客户端来连接了");
                //7.会遍历所有的服务端通道.看谁准备好了,谁准备好了,就让谁去连接.
                //获取所有服务端通道的令牌,并将它们都放到一个集合中,将集合返回.
                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                while(iterator.hasNext()){
                    //selectionKey 依次表示每一个服务端通道的令牌
                    SelectionKey selectionKey = iterator.next();
                    if(selectionKey.isAcceptable()){
                        //可以通过令牌来获取到了一个已经就绪的服务端通道
                        ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
                        //客户端的延伸通道
                        SocketChannel socketChannel = ssc.accept();
                        //将客户端延伸通道设置为非阻塞的
                        socketChannel.configureBlocking(false);
                        socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
                        //当客户端来连接的时候,所有的步骤已经全部执行完毕.
                    }else if(selectionKey.isReadable()){
                        //当前通道已经做好了读取的准备(延伸通道)
                        SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                        ByteBuffer byteBuffer1 = ByteBuffer.allocate(1024);
                        //socketChannel.read(byteBuffer1);
                        int len;
                        while((len = socketChannel.read(byteBuffer1)) > 0){
                            byteBuffer1.flip();
                            System.out.println(new String(byteBuffer1.array(),0,len));
                            byteBuffer1.clear();
                        }
                        //给客户端的回写数据
                        socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("哎哟喂好疼啊!!!".getBytes()));
                        socketChannel.close();
                    }
                    iterator.remove();
                }
            }
        }
    }
}
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posted @ 2021-10-11 17:54  1640808365  阅读(284)  评论(0)  编辑  收藏  举报