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NIO 之 Selector實現原理
NIO 之 ByteBuffer實現原理

NIO概述

Java NIO 由以下幾個核心部分組成：

• Channels
• Buffers
• Selectors

在傳統IO中，流是基于字節的方式進行讀寫的。
在NIO中，使用通道（Channel）基于緩沖區數據塊的讀寫。

Channel 和 IO 流的區別

Java NIO的通道類似IO中的流，但又有些不同：

既可以從通道中讀取數據，又可以寫數據到通道。但流的讀寫通常是單向的。

通道可以異步地讀寫。

通道中的數據總是要先讀到一個Buffer，或者總是要從一個Buffer中寫入。

Channel 實現類

下面是JAVA NIO中的一些主要Channel的實現：

FileChannel
FileChannel 從文件中讀寫數據。

DatagramChannel
DatagramChannel 能通過UDP讀寫網絡中的數據。

SocketChannel
SocketChannel 能通過TCP讀寫網絡中的數據。

ServerSocketChannel
ServerSocketChannel可以監聽新進來的TCP連接，像Web服務器那樣。對每一個新進來的連接都會創建一個SocketChannel。

FileChannel 是基于文件的Channel。
DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel 都是基于網絡流的Channel。

下面我們主要介紹關于基于網絡流的SocketChannel 和 ServerSocketChannel 。

register 方法

基于網絡流的Channel中提供了register方法。
使用示例：

channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(64));

代碼的寫法感覺是要將selector對象注冊到channel中。其實正好相反，應該是將channel注冊到selector中。
下面通過代碼分析：
![將channel 注冊到 selector 中]

1.首先判斷 selector 中是否已經注冊此 channel ，如果注冊過就更新注冊的事件和attach附件信息。
2. 如果 selector 沒有注冊過 channel ，則將 channel 注冊到 selector 中。

configureBlocking 方法

public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block)

Channel 默認使用阻塞模式，通過 configureBlocking 方法可以將該 Channel 設置成非阻塞模式。

//設置成非阻塞模式 channel.configureBlocking(false);

ServerSocketChannel

ServerSocketChannel只支持入站連接請求。不提供讀取、寫入數據功能。

accept 方法

public abstract SocketChannel accept()

accept()可以在阻塞或非阻塞模式下操作。

• 阻塞模式
  accept()方法等待入站連接。然后它接受一個連接，并返回到遠程客戶端的一個SocketChannel。在建立連接前你無法做任何操作。

示例：

public static void blockMode(){try {ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();//綁定要監控的端口serverChannel.bind(new InetSocketAddress(9000));//獲取入站請求socketChannelSocketChannel clientChannel = serverChannel.accept();...} catch (Exception e) {} }

• 非阻塞模式
  如果沒有入站連接，accept()返回null。非阻塞模式一般和Selector結合使用。

示例：

public static void nonBlockMode(){try {//創建一個selectorSelector selector = Selector.open();//創建一個ServerSocketChannelServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();//設置成非阻塞模式serverChannel.configureBlocking(false);//綁定要監控的端口serverChannel.bind(new InetSocketAddress(9000));//接受入站請求serverChannel.accept();//將 serverChannel 注冊到 selector 上serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);} catch (Exception e) {} }

SocketChannel

SocketChannel 類可以讀寫TCP Socket。數據必須編碼到ByteBuffer對象中來完成讀寫。

open 方法

public static SocketChannel open()
創建一個SocketChannel，但不連接（沒有指定目標ip和port），如果想使用非阻塞模式則使用該方法創建SocketChannel對象。

示例：

public static void nonSocketChannel() throws Exception {SocketChannel client = SocketChannel.open();client.configureBlocking(false);client.connet(new InetSocketAddress("192.168.1.10", 9000)); }

public static SocketChannel open(SocketAddress remote)
構造SocketChannel 對象，并使用阻塞模式連接目標地址。

connect 方法

public abstract boolean connect(SocketAddress remote)

非阻塞模式下，如果要連接遠程服務器必須使用 connect 方法進行連接。

finishConnect 方法

public abstract boolean finishConnect()

阻塞模式：直接返回true，因為在構造SocketChannel的時候已經建立連接了。
非阻塞模式下：必須調用此方法來判斷該方法是否已經建立網絡連接，只有建立網絡連接后才能進行讀寫操作。

判斷網絡連接狀態

public abstract boolean isConnected()
判斷是否已經連接。
public abstract boolean isConnectionPending()
判斷連接是否正在連接狀態

read 方法

• public int read(ByteBuffer buf)
  將 SocketChannel 中的數據讀入填充到 buf 中
• public final long read(ByteBuffer[] dsts)
  將 SocketChannel 中的數據讀入填充到 dsts[] 數組。按照數組順序進行填充。
• public long read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length)
  將 SocketChannel 中的數據填充到 dsts[] 數組中，從第數組中的offset坐標開始填充，填充 length 個Bytebuffer。

write 方法

• public int write(ByteBuffer src)
  將 buf 中的數據寫入到 SocketChannel 中
• public final long write(ByteBuffer[] srcs)
  將 srcs[] 數組中的數據寫入到 SocketChannel 中，按照數組順序一個一個寫入。
• public long write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length)
  將 srcs[] 數組中的數據寫入到 SocketChannel 中，從數組中 offset 坐標開始，寫入length個ByteBuffer對象。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的NIO 之 Channel实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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