Java udp tcp 非阻塞模式

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mob64ca12e20c7d 2024-08-24 04:32:42 ©著作权

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理解 Java UDP/TCP 非阻塞模式

在现代网络编程中，非阻塞模式的使用越来越受到欢迎，因为它能提高程序的性能，并允许我们同时处理多个客户端连接。本文将以Java为载体，深入探讨如何实现UDP和TCP的非阻塞模式。我们将通过流程图、类图和关系图来讲解整个过程，并提供完整的代码示例。

流程概述

在实现UDP和TCP的非阻塞模式时，整个流程可以分为以下几个步骤:

步骤	描述
步骤1	设置通道为非阻塞模式
步骤2	注册通道到选择器
步骤3	轮询选择器以获取事件
步骤4	处理连接或数据
步骤5	关闭通道及选择器

具体实现

1. 设置通道为非阻塞模式

对于TCP，我们需要使用ServerSocketChannel和SocketChannel。对于UDP，我们将使用DatagramChannel。

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.DatagramChannel;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.channels.Selector;

public class NonBlockingServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建选择器
        Selector selector = Selector.open();

        // 创建TCP Server通道并设置为非阻塞模式
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞模式
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
        
        // 创建UDP通道并设置为非阻塞模式
        DatagramChannel datagramChannel = DatagramChannel.open();
        datagramChannel.configureBlocking(false); // 设置为非阻塞模式
        datagramChannel.bind(new InetSocketAddress(9090));
    }
}

2. 注册通道到选择器

接下来，我们需要将通道注册到选择器上，以便后续可以处理连接和数据。

import java.nio.channels.SelectionKey;

// 注册TCP通道到选择器
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
// 注册UDP通道到选择器
datagramChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

3. 轮询选择器以获取事件

我们将进入一个循环，不断调用选择器，以获取就绪的通道。

while (true) {
    // 等待有事件发生
    selector.select();

    // 获取选择器选中的键
    for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
        if (key.isAcceptable()) {
            // 处理新连接
        } else if (key.isReadable()) {
            // 处理接收到的数据
        }
    }
    // 清除已处理的键
    selector.selectedKeys().clear();
}

4. 处理连接或数据

在处理连接和数据时，我们需要根据不同的事件类别进行相应的处理。

if (key.isAcceptable()) {
    SocketChannel clientChannel = serverSocketChannel.accept();
    clientChannel.configureBlocking(false);
    // 进一步处理客户端连接
} else if (key.isReadable()) {
    // 处理UDP或TCP数据
    if (key.channel() instanceof DatagramChannel) {
        // 处理UDP数据
    } else if (key.channel() instanceof SocketChannel) {
        // 处理TCP数据
    }
}

5. 关闭通道及选择器

程序结束时，需要关闭打开的通道及选择器，释放资源。

// 关闭通道和选择器的代码
serverSocketChannel.close();
datagramChannel.close();
selector.close();

类图

classDiagram
    class NonBlockingServer {
        +main(args: String[])
        +setupChannels()
        +registerChannels()
        +startSelectorLoop()
        +handleAccept()
        +handleRead()
    }
    NonBlockingServer --> Selector
    NonBlockingServer --> TCPChannel
    NonBlockingServer --> UDPChannel

关系图

erDiagram
    NonBlockingServer {
        string name
        int port
    }
    TCPChannel {
        string address
        string status
    }
    UDPChannel {
        string address
        string status
    }
    NonBlockingServer ||--|| TCPChannel: manages
    NonBlockingServer ||--|| UDPChannel: manages