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标签: Selector (3)

【转载】java学习-NIO(五)NIO学习总结以及NIO新特性介绍

我们知道是NIO是在2002年引入到J2SE 1.4里的,很多Java开发者比如我还是不知道怎么充分利用NIO,更少的人知道在Java SE 7里引入了更新的输入/输出 API(NIO.2)。但是对于普通的开发者来说基本的I/O操作就够用了,而NIO则是在处理I/O性能优化方面带来显著性效果。更快的速度则意味着NIO和NIO.2的API暴露了更多低层次的系统操作的入口,这对于开发者而言则意味着更复杂的操作和精巧的程序设计。从前面的几节的讲解来看NIO的操作无不繁琐。要完全掌握还是有点难度的。前面我们讲解了Buffer,Channel,Selector,都是从大的面上去探讨NIO的主要组件。这一节我们则从NIO的特性方面去探讨更细节的一些问题。

1.NIO的新特性

总的来说java 中的IO 和NIO的区别主要有3点:

  1. IO是面向流的,NIO是面向缓冲的;
  2. IO是阻塞的,NIO是非阻塞的;
  3. IO是单线程的,NIO 是通过选择器来模拟多线程的;

NIO在基础的IO流上发展处新的特点,分别是:内存映射技术,字符及编码,非阻塞I/O和文件锁定。下面我们分别就这些技术做一些说明。

2. 内存映射

这个功能主要是为了提高大文件的读写速度而设计的。内存映射文件(memory-mappedfile)能让你创建和修改那些大到无法读入内存的文件。有了内存映射文件,你就可以认为文件已经全部读进了内存,然后把它当成一个非常大的数组来访问了。将文件的一段区域映射到内存中,比传统的文件处理速度要快很多。内存映射文件它虽然最终也是要从磁盘读取数据,但是它并不需要将数据读取到OS内核缓冲区,而是直接将进程的用户私有地址空间中的一部分区域与文件对象建立起映射关系,就好像直接从内存中读、写文件一样,速度当然快了。

【转载】java学习-NIO(四)Selector

这一节我们将探索选择器(selectors)。选择器提供选择执行已经就绪的任务的能力,这使得多元 I/O 成为可能。就像在第一章中描述的那样,就绪选择和多元执行使得单线程能够有效率地同时管理多个 I/O 通道(channels)。C/C++代码的工具箱中,许多年前就已经有 select()和 poll()这两个POSIX(可移植性操作系统接口)系统调用可供使用了。许过操作系统也提供相似的功能,但对Java 程序员来说,就绪选择功能直到 JDK 1.4 才成为可行的方案。

下面我们来使用选择器:

通过 Selector.open()方法, 我们可以创建一个选择器:

Selector selector = Selector.open();

将 Channel 注册到选择器中:

channel.configureBlocking(false);

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

注意, 如果一个 Channel 要注册到 Selector 中, 那么这个 Channel 必须是非阻塞的, 即channel.configureBlocking(false);因为 Channel 必须要是非阻塞的, 因此 FileChannel 不能够使用选择器, 因为 FileChannel 都是阻塞的.

注意到, 在使用 Channel.register()方法时, 第二个参数指定了我们对 Channel 的什么类型的事件感兴趣, 这些事件有:

  1. Connect, 即连接事件(TCP 连接), 对应于SelectionKey.OP_CONNECT
  2. Accept, 即确认事件, 对应于SelectionKey.OP_ACCEPT
  3. Read, 即读事件, 对应于SelectionKey.OP_READ, 表示 buffer 可读.
  4. Write, 即写事件, 对应于SelectionKey.OP_WRITE, 表示 buffer 可写.

【转载】java学习-NIO(一)简介

I/O简介

在 Java 编程中,直到最近一直使用 流 的方式完成 I/O。所有 I/O 都被视为单个的字节的移动,通过一个称为 Stream 的对象一次移动一个字节。流 I/O 用于与外部世界接触。它也在内部使用,用于将对象转换为字节,然后再转换回对象。

Java NIO即Java Non-blocking IO(Java非阻塞I/O),因为是在Jdk1.4之后增加的一套新的操作I/O工具包,所以一般会被叫做Java New IO。NIO是为提供I/O吞吐量而专门设计,其卓越的性能甚至可以与C媲美。NIO是通过Reactor模式的事件驱动机制来达到Non blocking的,那么什么是Reactor模式呢?Reactor翻译成中文是“反应器”,就是我们将事件注册到Reactor中,当有相应的事件发生时,Reactor便会告知我们有哪些事件发生了,我们再根据具体的事件去做相应的处理。

NIO 与原来的 I/O 有同样的作用和目的,但是它使用不同的方式–块I/O。块 I/O 的效率可以比流 I/O 高许多。NIO 的创建目的是为了让 Java 程序员可以实现高速 I/O 而无需编写自定义的本机代码。NIO 将最耗时的 I/O 操作(即填充和提取缓冲区)转移回操作系统,因而可以极大地提高速度。

面向流 的 I/O 系统一次一个字节地处理数据。一个输入流产生一个字节的数据,一个输出流消费一个字节的数据。为流式数据创建过滤器非常容易。链接几个过滤器,以便每个过滤器只负责单个复杂处理机制的一部分,这样也是相对简单的。不利的一面是,面向流的 I/O 通常相当慢。

一个 面向块 的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

NIO介绍

NIO有三个核心模块:Selector(选择器)、Channel(通道)、Buffer(缓冲区),另外java.nio.charsets包下新增的字符集类也是nio一个重要的模块,但个人觉得不算是NIO的核心,只是一个供NIO核心类使用的工具类。