第六课：NIO简介

一、传统BIO的缺点

BIO属于同步阻塞行IO,在服务器的实现模型为，每一个连接都要对应一个线程。当客户端有连接请求的时候，服务器端需要启动一个新的线程与之对应处理，这个模型有很多缺陷。当客户端不做出进一步IO请求的时候，服务器端的线程就只能挂着，不能去处理其他请求。这样会对造成不必要的线程开销。

二、阻塞与同步

同步和异步都是由基于应用程序和操作系统处理IO事件所采用的方式所决定的。
在这里插入图片描述
阻塞和非阻塞式指线程在得到调用结果之前是否被挂起，主要针对线程。

三、NIO简介(同步非阻塞)

Java NIO全称java non-blocking IO，是指JDK提供的新API。从JDK1.4开始，Java提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为NIO(即New IO)，是同步非阻塞的。
NIO是一种面向缓冲区的、基于通道的IO操作，NIO有三大核心部分: Channel(通道)， Buffer(缓冲区),Selector(选择器)
java NIO的运行模式是：客户端发送的链接请求都会被注册到Selector(选择器)上，多路复用器轮询到有I/O请求时才会启动一个线程去服务。

四、NIO三大核心原理

NIO有三大核心部分: Channel(通道), Buffer(缓冲区),Selector(选择器)
Buffer(缓冲区)
缓冲区本质上就是一块内存，数据的读写都是通过Buffer类实现的。缓冲区buffer主要是和通道数据交互，即从通道中读入数据到缓冲区，和从缓冲区中把数据写入到通道中，通过这样完成对数据的传输。
Channel(通道)
java NIO的类似于流，但是又有些不同：既可以从通道中读取数据，又可以写数据到通道。但流的(input和output)读写通常是单向的。通道可以非阻塞读取和写入通道，通道可以支持读取或写入缓冲区，也支持异步读写。
Selector选择器
Selector是一个java NIO组件，可以检测一个或多个NIO通道，并确定已经准备好进行读取或者写入。这样，一个单独的线程就可以管理多个Channel,从而管理多个网络连接，提高效率。
在这里插入图片描述

每个channel都会对应一个Buffer
一个线程对应Selector,一个Selector对应多个Channel
程序切换到那个channel是由事件决定
Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换
Buffer就是一个内存块，底层就是一个数组，数据的读取和写入都是通过Buffer来实现的

五、NIO三板斧

在这里插入图片描述

六、NIO实现案例

客户端

public class NioClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {

        SocketChannel socketChannel=SocketChannel.open();
        socketChannel.configureBlocking(false);
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9000);
        if (!socketChannel.connect(address)) {
            while (!socketChannel.finishConnect()){
                System.out.println("连接中，客户端可以进行其他工作");
            }
            String str="hello world!";
            ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
            socketChannel.write(wrap);
            //避免客户端中断
            System.in.read();
        }

    }
}

服务器端

public class NioServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 获取一个ServerSocket通道
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        // serverChannel通道一直监听9000端口
        serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));
        // 设置serverChannel为非阻塞
        serverChannel.configureBlocking(false);
        //创建Selector选择器用来监听通道
        Selector selector = Selector.open();
        // 把ServerSocketChannel注册到selector中，并且selector对客户端的连接操作感兴趣
        SelectionKey selectionKey = serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        System.out.println("服务启动成功！");

        while(true)
        {
            /*
             * 如果事件没有到达 selector.select() 会一直阻塞等待
             */
            selector.select();
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
            while (iterator.hasNext())
            {
                SelectionKey key = iterator.next();
                if (key.isAcceptable()) // 如果是OP_ACCEPT事件，则进行连接获取和事件注册
                {
                    ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel(); //连接获取
                    SocketChannel socketChannel = server.accept(); // 连接获取
                    socketChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞
                    SelectionKey selKey = socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //这里只注册了读事件，如果需要给客户端写数据，则需要注册写事件
                    System.out.println("客户端连接成功！");
                }else if(key.isReadable()) //如果是OP_READ事件，则进行读取和打印
                {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128);
                    int len = socketChannel.read(byteBuffer);
                    if (len > 0) //如果有数据，则打印数据
                    {
                        System.out.println("接受到客户端数据"+new String(byteBuffer.array()));
                    }else if(len==-1) //如果客户端断开连接，关闭socket
                    {
                        System.out.println("客户端断开连接！");
                        socketChannel.close();
                    }
                }
                // 从事件集合中删除本次处理的key，防止下次select重复处理
                iterator.remove();

            }
        }

    }
}