NIO编程模型以及核心组件简介 多路复用示例(五)

程序员潇然

不管是多Reactor还是多线程模式，只是在基本Reactor模式下的扩展，基本原型是不变的。

NIO的编程模型，也是类似如此。

示例

引入多路复用的NIO示例程序。

https://gitee.com/crazybytex/java-code-fragment/blob/master/src/main/java/com/crazybytex/fragment/nio/NioServer.java

package com.crazybytex.fragment.nio;

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.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

/**
 * @Author 本文作者 程序员潇然 疯狂的字节X https://www.crazybytex.com/
 * @Date 2022/10/27 16:18
 * @Description
 **/
public class NioServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {

        // 创建NIO ServerSocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocket = ServerSocketChannel.open();
        serverSocket.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));
        // 设置ServerSocketChannel为非阻塞
        serverSocket.configureBlocking(false);
        // 打开Selector处理Channel，即创建epoll
        Selector selector = Selector.open();
        // 把ServerSocketChannel注册到selector上，并且selector对客户端accept连接操作感兴趣
        serverSocket.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        System.out.println("服务启动成功");

        while (true) {
            // 阻塞等待需要处理的事件发生
            selector.select();

            // 获取selector中注册的全部事件的 SelectionKey 实例
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();

            // 遍历SelectionKey对事件进行处理
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = iterator.next();
                // 如果是OP_ACCEPT事件，则进行连接获取和事件注册
                if (key.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
                    SocketChannel socketChannel = server.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    // 这里只注册了读事件，如果需要给客户端发送数据可以注册写事件
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                    System.out.println("客户端连接成功");

                    // 如果是OP_READ事件，则进行读取和打印
                } else if (key.isReadable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128);
                    int len = socketChannel.read(byteBuffer);
                    // 如果有数据，把数据打印出来
                    if (len > 0) {
                        System.out.println("接收到消息：" + new String(byteBuffer.array()));

                        // 如果客户端断开连接，关闭Socket
                    } else if (len == -1) {
                        System.out.println("客户端断开连接");
                        socketChannel.close();
                    }
                }
                //从事件集合里删除本次处理的key，防止下次select重复处理
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

流程

主要概念对比

NIO模型与交互

java的NIO可以认为是Reactor模式的一个实现，提供了一个编程模型

NIO核心组件

NIO 有三大核心组件： Channel(通道)， Buffer(缓冲区)，Selector(多路复用器) 1、channel 类似于流，每个 channel 对应一个 buffer缓冲区，buffer 底层就是个数组 2、channel 会注册到 selector 上，由 selector 根据 channel 读写等事件的发生将其交由某个空闲的线程处理 3、NIO 的 Buffer 和 channel 都是既可以读也可以写

参照上面的流程，客户端通过buffer与channel交互，Selector通过事件机制与channel进行交互，进而达到客户端与Server的交互通信。

网络通信的编程接口仍旧是Socket，他的实现基础在NIO里面是Channel

Channel用于源和目的地的连接，是一个双向通道。

而且，必须经过Buffer，不能直接对Channel进行数据的读写，可以查看类图层次，以及对应的read或者write方法的参数得到证明。

小结

NIO就是Java 对Reactor模式的实现，提供了 Buffer、Channel、Selector等核心组件。

通过Channel进行连接操作管理，通过Buffer进行数据读写，通过Selector进行事件绑定回调等。

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