Java网络编程——使用NIO实现非阻塞Socket通信
除了普通的Socket与ServerSocket实现的阻塞式通信外,java提供了非阻塞式通信的NIO API。先看一下NIO的实现原理。
从图中可以看出,服务器上所有Channel(包括ServerSocketChannel和SocketChannel)都需要向Selector注册,而该Selector则负责监视这些Socket的IO状态,当其中任意一个或者多个Channel具有可用的IO操作时,该Selector的select()方法将会返回大于0的整数,该整数值就表示该Selector上有多少个Channel具有可用的IO操作,并提供了selectedKeys()方法来返回这些Channel对应的SelectionKey集合。正是通过Selector,使得服务器端只需要不断地调用Selector实例的select()方法即可知道当前所有Channel是否有需要处理的IO操作。
看个demo
NClient.java
import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.charset.Charset; import java.util.Scanner; public class NClient { //定义检测SocketChannel的Selector对象 private Selector selector=null; //定义处理编码和解码的字符集 private Charset charset=Charset.forName("UTF-8"); //客户端SocketChannel private SocketChannel sc=null; public void init() throws IOException{ selector=Selector.open(); InetSocketAddress isa=new InetSocketAddress("127.0.0.1",30000); //调用open静态方法创建连接到指定主机的SocketChannel sc=SocketChannel.open(isa); //设置该sc以非阻塞方式工作 sc.configureBlocking(false); //将Socketchannel对象注册到指定Selector sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //启动读取服务器端数据的线程 new ClientThread().start(); //创建键盘输入流 Scanner scan=new Scanner(System.in); while(scan.hasNextLine()){ //读取键盘输入 String line=scan.nextLine(); //将键盘输入的内容输出到SocketChannel中 sc.write(charset.encode(line)); } } //定义读取服务器数据的线程 private class ClientThread extends Thread{ public void run(){ try{ while(selector.select()>0){ //遍历每个有可用IO操作Channel对应的SelectionKey for(SelectionKey sk:selector.selectedKeys()){ //删除正在处理的SelectionKey selector.selectedKeys().remove(sk); //如果该SelectionKey对应的Channel中有可读的数据 if(sk.isReadable()){ //使用NIO读取channel中的数据 SocketChannel sc=(SocketChannel) sk.channel(); ByteBuffer buff=ByteBuffer.allocate(1024); String content=""; while(sc.read(buff)>0){ //sc.read(buff); buff.flip(); content+=charset.decode(buff); } //打印输出读取的内容 System.out.println("聊天信息"+content); //为下一次读取做准备 sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ); } } } }catch(IOException ex){ ex.printStackTrace(); } } } public static void main(String[]args) throws IOException{ new NClient().init(); } }
NServer.java
import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.Channel; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.charset.Charset; public class NServer { //用于检测所有Channel状态的Selector private Selector selector=null; //定义实现编码、解码的字符集对象 private Charset charset=Charset.forName("UTF-8"); public void init() throws IOException{ selector=Selector.open(); //通过open方法来打开一个未绑定的ServerSocketChannel实例 ServerSocketChannel server=ServerSocketChannel.open(); InetSocketAddress isa=new InetSocketAddress("127.0.0.1",30000); //将该ServerSocketChannel绑定到指定ip地址 server.socket().bind(isa); //设置ServerSocket以非阻塞方式工作 server.configureBlocking(false); //将server注册到指定Selector对象 server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); while(selector.select()>0){ //依次处理selector上的每个已选择的SelectionKey for(SelectionKey sk:selector.selectedKeys()){ //从selector上的已选择Key集中删除正在处理的SelectionKey selector.selectedKeys().remove(sk); //如果sk对应的通信包含客户端的连接请求 if(sk.isAcceptable()){ //调用accept方法接受连接,产生服务器端对应的SocketChannel SocketChannel sc=server.accept(); //设置采用非阻塞模式 sc.configureBlocking(false); sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //将sk对应的Channel设置成准备接受其他请求 sk.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT); } //如果sk对应的通道有数据需要读取 if(sk.isReadable()){ //获取该SelectionKey对应的Channel,该Channel中有可读的数据 SocketChannel sc=(SocketChannel) sk.channel(); //定义准备之星读取数据的ByteBuffer ByteBuffer buff=ByteBuffer.allocate(1024); String content=""; //开始读取数据 try{ while(sc.read(buff)>0){ buff.flip(); content+=charset.decode(buff); } //打印从该sk对应的Channel里读到的数据 System.out.println("=========="+content); //将sk对应的Channel设置成准备下一次读取 sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ); //如果捕捉到该sk对应的channel出现异常,即表明该channel对应的client出现了 //异常,所以从selector中取消sk的注册 }catch(IOException e){ //从Selector中删除指定的SelectionKey sk.cancel(); if(sk.channel()!=null){ sk.channel().close(); } } //如果content的长度大于0,即聊天信息不为空 if(content.length()>0){ //遍历该selector里注册的所有SelectKey for(SelectionKey key:selector.keys()){ //选取该key对应的Channel Channel targetChannel=key.channel(); //如果该channel是SocketChannel对象 if(targetChannel instanceof SocketChannel){ //将独到的内容写入该Channel中 SocketChannel dest=(SocketChannel) targetChannel; dest.write(charset.encode(content)); } } } } } } } public static void main(String[]args) throws IOException{ new NServer().init(); } }
通过java提供的NIO实现非阻塞Socket通信,大大提高了网络服务器的性能。