Java nioの初歩的な理解
Nioプログラミング
nioとはいったい何の略称ですか.new ioという人もいますが、これも公式の呼び方です.しかしbioは閉塞式ioであるためNon-block ioとも呼ばれる.何を呼んでもいいから、楽しければいい.
NIOの概要
コンセプト:
バッファBuffer
Bufferは、書き込みまたは読み出すデータを含むオブジェクトです.nioクラスライブラリにbufferオブジェクトを追加することは,新しいライブラリと元のI/Oの重要な違いを体現している.ストリーム向けI/Oでは、ストリームオブジェクトに直接データを書き込むか、ストリームオブジェクトに直接読み込むことができます.nioライブラリでは、すべてのデータがバッファで処理されます.バッファは実質的に配列であり、最もよく使われるのはByteBufferであるが、実際には各タイプが1つのBuffer(booleanを除く):ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBufferに対応している.
チャネルチャネルチャネル
チャネルは、ストリームとは異なり、ストリームは一方向であり、各ストリームはOutStreamまたはInputStreamのサブクラスでなければならないが、チャネルは、読み取り、書き込み、または両方で同時に行うことができる.チャネルはフルデュプレクスなので、オペレーティングシステムの最下位のAPIをよりよくマッピングできます.特にunixネットワークプログラミングモデルでは,下位オペレーティングシステムのチャネルはすべて全二重である.
マルチプレクサSelector
彼はnioの基礎です.マルチプレクサは、すでに準備されているタスクを選択する能力を提供します.簡単に言えば、Selectorは登録されているChannelを絶えずポーリングし、あるChannelに読み取りイベントや書き込みイベントが発生すると、このChannelは準備完了状態になり、Selectorにポーリングされ、SelectionKeyによってこの準備完了したChannelの集合を取得し、後続のIO操作を行うことができる.1つのSelectorは複数のChannelを同時にポーリングすることができ、JDKはselectの代わりにepoll()を使用して実現されるため、最大ハンドル1024/2048の制限はありません.これは、1つのスレッドがSelectorポーリングを担当し、何千ものクライアントにアクセスできることを意味します.これは確かに進歩です.
以上紹介した知識を1つのDemoで示します
TimeServer
MultiplexerTimeServer
以上がサービス側コードです.TimeClient
TimeClientHandler
以上がクライアントコードです.
興味のある方はコードを見て、上で紹介したように、論理を理解するのは問題ではないはずです.
nioとはいったい何の略称ですか.new ioという人もいますが、これも公式の呼び方です.しかしbioは閉塞式ioであるためNon-block ioとも呼ばれる.何を呼んでもいいから、楽しければいい.
NIOの概要
コンセプト:
バッファBuffer
Bufferは、書き込みまたは読み出すデータを含むオブジェクトです.nioクラスライブラリにbufferオブジェクトを追加することは,新しいライブラリと元のI/Oの重要な違いを体現している.ストリーム向けI/Oでは、ストリームオブジェクトに直接データを書き込むか、ストリームオブジェクトに直接読み込むことができます.nioライブラリでは、すべてのデータがバッファで処理されます.バッファは実質的に配列であり、最もよく使われるのはByteBufferであるが、実際には各タイプが1つのBuffer(booleanを除く):ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBufferに対応している.
チャネルチャネルチャネル
チャネルは、ストリームとは異なり、ストリームは一方向であり、各ストリームはOutStreamまたはInputStreamのサブクラスでなければならないが、チャネルは、読み取り、書き込み、または両方で同時に行うことができる.チャネルはフルデュプレクスなので、オペレーティングシステムの最下位のAPIをよりよくマッピングできます.特にunixネットワークプログラミングモデルでは,下位オペレーティングシステムのチャネルはすべて全二重である.
マルチプレクサSelector
彼はnioの基礎です.マルチプレクサは、すでに準備されているタスクを選択する能力を提供します.簡単に言えば、Selectorは登録されているChannelを絶えずポーリングし、あるChannelに読み取りイベントや書き込みイベントが発生すると、このChannelは準備完了状態になり、Selectorにポーリングされ、SelectionKeyによってこの準備完了したChannelの集合を取得し、後続のIO操作を行うことができる.1つのSelectorは複数のChannelを同時にポーリングすることができ、JDKはselectの代わりにepoll()を使用して実現されるため、最大ハンドル1024/2048の制限はありません.これは、1つのスレッドがSelectorポーリングを担当し、何千ものクライアントにアクセスできることを意味します.これは確かに進歩です.
以上紹介した知識を1つのDemoで示します
TimeServer
package nio;
import java.io.IOException;
/** * Created by dubby on 16/3/13. */
public class TimeServer {
public static void main(String[] args) throws IOException{
int port = 8080;
MultiplexerTimeServer multiplexerTimeServer = new MultiplexerTimeServer(port);
new Thread(multiplexerTimeServer).start();
}
}
MultiplexerTimeServer
package nio;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Date;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
/** * Created by dubby on 16/3/13. */
public class MultiplexerTimeServer implements Runnable {
private Selector selector;
private ServerSocketChannel serverSocketChannel;
private volatile boolean stop;
/** * , * @param port */
public MultiplexerTimeServer(int port) {
try {
selector = Selector.open();
serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port),1024);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
System.out.println("The time server is start in port : "+port);
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
public void stop() {
this.stop = true;
}
@Override
public void run() {
while(!stop) {
try{
selector.select(1000);
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = selectionKeys.iterator();
SelectionKey key = null;
while(it.hasNext()) {
key = it.next();
it.remove();
try{
handleInput(key);
} catch (Exception e){
if(key != null){
key.cancel();
if(key.channel() != null){
key.channel().close();
}
}
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(selector != null) {
try{
selector.close();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
private void handleInput(SelectionKey key) throws IOException{
if(key.isValid()){
//
if(key.isAcceptable()){
//
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel)key.channel();
SocketChannel sc = ssc.accept();
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
}
if(key.isReadable()){
//
SocketChannel sc = (SocketChannel)key.channel();
ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int readBytes = sc.read(readBuffer);
if(readBytes > 0){
readBuffer.flip();
byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
readBuffer.get(bytes);
String body = new String(bytes,"UTF-8");
System.out.println("The time server receive order : "+body);
String currentTime = "QUERY".equalsIgnoreCase(body)?new Date(System.currentTimeMillis()).toString():"BAD ORDER";
doWrite(sc,currentTime);
}else if(readBytes < 0){
//
key.cancel();
sc.close();
}else {
;//
}
}
}
}
private void doWrite(SocketChannel sc, String response) throws IOException{
if(response != null && response.trim().length()>0){
byte[] bytes = response.getBytes();
ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(bytes.length);
writeBuffer.put(bytes);
writeBuffer.flip();
sc.write(writeBuffer);
}
}
}
以上がサービス側コードです.TimeClient
package nio;
/** * Created by dubby on 16/3/13. */
public class TimeClient {
public static void main(String[] args) {
int port = 8080;
new Thread(new TimeClientHandler("127.0.0.1",port)).start();
}
}
TimeClientHandler
package 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.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
/** * Created by dubby on 16/3/13. */
public class TimeClientHandler implements Runnable {
private String host;
private int port;
private Selector selector;
private SocketChannel socketChannel;
private volatile boolean stop;
public TimeClientHandler(String host, int port) {
this.host = host;
this.port = port;
try{
selector = Selector.open();
socketChannel = SocketChannel.open();
socketChannel.configureBlocking(false);
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void run() {
try{
doConnect();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
int count = 0;
while(!stop){
try {
selector.select(1000);
Set<SelectionKey> selectKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = selectKeys.iterator();
SelectionKey key = null;
System.out.println(" : "+selectKeys.size());
while(it.hasNext()){
key = it.next();
it.remove();
try{
handleInput(key);
} catch (Exception e){
key.cancel();
if(key.channel() != null){
key.channel().close();
}
}
}
} catch (IOException e) {
System.exit(1);
}
}
if(selector != null){
try{
selector.close();
} catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}
private void doConnect() throws IOException{
// , , ,
if(socketChannel.connect(new InetSocketAddress(host,port))){
System.out.println(" ");
socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
doWrite(socketChannel);
} else{
System.out.println(" ");
socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_CONNECT);
}
}
private void handleInput(SelectionKey key) throws IOException{
if(key.isValid()){
//
SocketChannel sc = (SocketChannel)key.channel();
if(key.isConnectable()){
if(sc.finishConnect()){
sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
doWrite(sc);
} else{
System.exit(1);
}
}
if(key.isReadable()){
ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
int readBytes = sc.read(readBuffer);
if(readBytes > 0){
readBuffer.flip();
byte[] bytes = new byte[readBuffer.remaining()];
readBuffer.get(bytes);
String body = new String(bytes,"UTF-8");
System.out.println("Now is : "+body);
this.stop = true;
} else if(readBytes < 0){
key.cancel();
sc.close();
} else {
;
}
}
}
}
private void doWrite(SocketChannel sc) throws IOException{
byte[] req = "QUERY".getBytes();
ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.allocate(req.length);
writeBuffer.put(req);
writeBuffer.flip();
sc.write(writeBuffer);
if(!writeBuffer.hasRemaining()){
System.out.println("Send order to server succeed.");
}
}
}
以上がクライアントコードです.
興味のある方はコードを見て、上で紹介したように、論理を理解するのは問題ではないはずです.