IO模型与NIO基础--ＮＩＯ网络传输选择器

news/2025/2/21 10:07:57

放进NIO体系进行网络编程的工作流程：

在这里插入图片描述

Selector的创建

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector，如下：
Selector selector = Selector.open();

向Selector注册通道

通过Channel.register()方法来实现，
注意：Channel和Selector一起使用时，Channel必须处于非阻塞模式下。
channel.configureBlocking(false); //设置通道为非阻塞模式
SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ);

register()方法的第二个参数：是一个“兴趣(interest)集合”，意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。
可以监听四种不同类型的事件：

  1. Connect 链接就绪，某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。
  2. Accept 接收就绪，一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。
  3. Read 读就绪，一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。
  4. Write 写就绪，等待写数据的通道可以说是“写就绪”。
    这四种事件用SelectionKey的四个常量来表示：
    1.SelectionKey.OP_CONNECT
    2.SelectionKey.OP_ACCEPT
    3.SelectionKey.OP_READ
    4.SelectionKey.OP_WRITE
    如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：
    int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

SelectionKey说明
      当向Selector注册Channel时，register()方法会返回一个SelectionKey对象。
这个对象包含了一些有用的属性：
1.interest集合
2.ready集合
3.Channel
4.Selector
5.附加的对象（可选）
interest集合
interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。
可以通过SelectionKey读写interest集合，像这样：

SelectionKey selectionKey=channel.register(selector, SelectionKey.OP_xxxx);
int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept  = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT；
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

      可以看到，用“和”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量，可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。
ready集合
      ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后，你会首先访问这个ready set。
可以这样访问ready集合：
int readySet = selectionKey.readyOps();
      可以用像检测interest集合那样的方法，来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：

selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();

另外
从SelectionKey访问Channel和Selector很简单。如下：

Channel  channel  = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();

附加的对象
      可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。
例如，可以附加 与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：
selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();
还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

选择器的select()
一旦向Selector注册了一或多个通道，就可以调用几个重载的select()方法。
这些方法返回你所感兴趣的事件（如连接、接受、读或写）同时这些事件已经准备就绪的那些通道。
换句话说，如果你对“读就绪”的通道感兴趣，select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。
下面是select()方法：
1.select()阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。
2.select(long timeout)和select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)，一般用这个，不能无限阻塞。
3.selectNow()不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回，此方法执行非阻塞的选择操作。
如果自从前一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零。

select()方法有返回值，返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即，自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。
如果调用select()方法，因为有一个通道变成就绪状态，返回了1，若再次调用select()方法，
如果另一个通道就绪了，它会再次返回1。
如果对第一个就绪的channel没有做任何操作，现在就有两个就绪的通道，
但在每次select()方法调用之间，只有一个通道就绪了。
选择器的selectedKeys()
      一旦调用了select()方法，并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了，然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法获取到：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

   当像Selector注册Channel时，Channel.register()方法会返回一个SelectionKey对象。
这个对象代表了注册到该Selector的通道。
可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。

可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。如下：

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // 一个连接被ServerSocketChannel接受
    } else if (key.isConnectable()) {
        // 与远程服务器建立了连接
    } else if (key.isReadable()) {
        // 一个channel做好了读准备
    } else if (key.isWritable()) {
        // 一个channel做好了写准备
    }
    keyIterator.remove();
}

      这个循环遍历已选择键集中的每个键，并检测各个键所对应的通道的就绪事件。
注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()一定要调用，Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。
必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时，Selector会再次将其放入已选择键集中。若不移除，下次还是读取原来的数据，这是要命的。
      SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型，如ServerSocketChannel或SocketChannel等。
选择器的wakeUp()
      某个线程调用select()方法后阻塞了，即使没有通道已经就绪，也有办法让其从select()方法返回。
只要让其它线程在第一个线程调用select()方法的那个对象上调用Selector.wakeup()方法即可。
阻塞在select()方法上的线程会立马返回。
如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，上一个调用select()方法的阻塞线程会立即醒来（wake up）。

选择器的close()
      用完Selector后调用其close()方法会关闭该Selector，且使注册到该Selector上的所有SelectionKey实例无效。
通道本身并不会关闭。

客户端与服务端简单交互实例

下面的程序涉及到一些网络编程的知识：

  1. 服务器必须先建立ServerSocket或者ServerSocketChannel 来等待客户端的连接
  2. 客户端必须建立相对应的Socket或者SocketChannel来与服务器建立连接
  3. 服务器接受到客户端的连接受，再生成一个Socket或者SocketChannel与此客户端通信

服务器：

/*
 * nio网络编程实例，这是服务端
 * 1.建立ServerSocketChannel通道，设置非阻塞 ,并绑定一个地址，客户链接到这个地址，等待客户端的链接
 * 2.获取选择器的实例,注册通道到里面去，设置感兴趣的事件，ServerSocketChannel这种通道只有一个事件--链接事件
 * 3.准备缓冲区：两个，一个读，一个写
 * 4.实现与客户端交互，首先一个死循环，不停的获取各种客户端链接请求通道，轮询作用似的
 *   a.选择器的select(1000)方法，会获取各通道对象个数（通道感兴趣事件的）1000是表示阻塞一秒，如果一秒之内没结果，重新轮询
     b.有通道就绪，则拿到通道对象键值集合Set,遍历集合，找到接入链接的通道，让其接入，返回一个能读写的通道，不是上面的接入通道
     c.读写通道也要注册到选择器里面，先读事件,同一个通道的多次注册，如是不同的事件改变，只是注删了一个通道
 */
public class ServerDemo {
	public static void main(String[] args) {
		try {
		    
			ServerSocketChannel serverSocketChannel= ServerSocketChannel.open();
			serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1",8000));
			serverSocketChannel.configureBlocking(false);
			
			Selector selector=Selector.open();
			serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  //接入事件就绪
			
			ByteBuffer readBuffer= ByteBuffer.allocate(1024);
			ByteBuffer writeBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);
			writeBuffer.put("this is server".getBytes());  //写缓冲区中写入这个字符串
			writeBuffer.flip();             //翻转非直接缓冲区，非直接缓冲区，postion指针不能自动指向开缓冲区开头处
			
			while(true) {
				int nReady=selector.select(1000);  //捕获所有通道
				if(nReady==0)  continue;    //一个通道都没有，一秒后继续查询
				Set<SelectionKey> keys =selector.selectedKeys();
				Iterator<SelectionKey> iterator = keys.iterator();
				while(iterator.hasNext()) {
					SelectionKey key=iterator.next();
					iterator.remove();  //手动移除，让下次轮询通道是全新的，而不是这次的
					if(key.isAcceptable()) {  //如果是准备链接的通道，就让客户端链接, 当然了，这个程序简单只有一个通道
						SocketChannel channel=serverSocketChannel.accept();
						channel.configureBlocking(false);
						channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);  //不用担心，下次读客户发送的信息，因为有死循在那不的轮询
					}else if(key.isReadable()) {  //如果通道对象key是有可读事件，就读到缓冲区中
						SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
						readBuffer.clear();
						channel.read(readBuffer);
						readBuffer.flip();
						/*while(readBuffer.hasRemaining()) {  //判断缓冲区还没有数据，有的话，从缓冲区读数据，打印到控制台
				    		System.out.print("读到的数据是："+(char)readBuffer.get());  //读得是字节码，中文会乱码，一次读一个字节
				    	}*/
						System.out.println("服务器端收到的数据，直接打印:"+ new String(readBuffer.array()));
					    key.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);
					}else if(key.isWritable()){
						SocketChannel channel =(SocketChannel)key.channel();
						writeBuffer.rewind();
						channel.write(writeBuffer);
						key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);  //以便下次再读
						
					}
				}
			}
			
	     }catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

客户端

/*
 * nio网络编程实例，这是客户端
 * 不用实例化，链接通道（类似洒店的迎宾）
 * 1.通道
 * 2.缓冲区，两个，一个读，一个写
 * 3.先向服务器写，再读数据
 * 
 */
public class ClientDemo {
	public static void main(String[] args) {
		try {
			SocketChannel channel = SocketChannel.open();
			channel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",8000));  //链接到服务器
			
			ByteBuffer readBuffer= ByteBuffer.allocate(1024);
			ByteBuffer writeBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);
			writeBuffer.put("this is client".getBytes());  //写缓冲区中写入这个字符串
			writeBuffer.flip(); 
			
			while(true) {
				writeBuffer.rewind();    //重置缓冲区，写入
				channel.write(writeBuffer);
				
				readBuffer.clear();
				channel.read(readBuffer);
				readBuffer.flip();
				System.out.println("客户端收到的数据："+new String(readBuffer.array()));
				
				
			}
		}catch (IOException e) {
			e.printStackTrace();
		}
	}

}

http://www.niftyadmin.cn/n/5860665.html

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