Java Nio 基础知识点
并发：多线程抢占CPU，可能不同时执行，侧重于多个任务交替执行。（一个CPU）
并行：线程可以不共享CPU，可每个线程一个CPU同时执行多个任务。（多个CPU）
阻塞：相对于数据而言，需要一直等待数据准备好才能进行下一步操作（BIO，accept）
非阻塞：不管数据有没有准备好都可以往下执行下一步逻辑
同步：相对于IO操作而言，在某个时间点只发生了一件事情，在IO读写操作的过程中不能再做别的事情
异步：相对于IO操作而言，在某个时间点发生了很多事情,在IO读写操作的瞬间还可以做别的事情
BIO：同步阻塞
NIO：异步非阻塞
简介：
异步 I/O 调用不但不会阻塞，并且可以注册对特定 I/O 事件诸如数据可读、新连接到来等等。
同步程序常常要求助于轮询，或者创建许许多多的线程以处理大量的连接。异步 I/O 的一个优势在于，它允许您同时根据大量的输入和输出执行 I/O。使用异步 I/O，您可以监听任何数量的通道上的事件，不用轮询，也不用额外的线程
核心对象：
Nio Channel:
Selector：
Selector是一个对象，它可以注册到很多个Channel上，监听各个Channel上发生的事件，并且能够根据事件情况决定Channel读写。这样，通过一个线程管理多个Channel，就可以处理大量网络连接了。
有了Selector，我们就可以利用一个线程来处理所有的channels。线程之间的切换对操作系统来说代价是很高的，并且每个线程也会占用一定的系统资源。所以，对系统来说使用的线程越少越好。但是在多CPU的系统上也不能浪费，在这里我们只要知道使用Selector能够处理多个通道。
多个Channel注册到一个Selector上：
selector与channel的步骤：
Seletor用来注册对各种 I/O 事件感兴趣的地方，当哪些事件发生时，selector这个对象就会告诉我们所发生的事件。
1、 创建一个Selector对象
Selector selector = Selector.open();2 、将Channel注册到Selector
channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key =channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);通过调用 channel.register（）方法来实现注册
异步模式，这样方可实现工作。
regsiter( ) 的第二个参数，是注册的Selector对Channel中对哪些事件感兴趣，事件的类型有：
Connect 、Accept 、Read 、 Write
通道触发了一个事件意思是该事件已经 Ready(就绪)。所以，某个Channel成功连接到另一个服务器称为 Connect Ready。一个ServerSocketChannel准备好接收新连接称为 Accept Ready，一个有数据可读的通道可以说是 Read Ready，等待写数据的通道可以说是Write Ready。
SelectionKey.OP_CONNECT 、 SelectionKey.OP_ACCEPT 、 SelectionKey.OP_READ 、 SelectionKey.OP_WRITE（注意：如果对对个事件感兴趣可用 or 进行连接）
3、将Channel注册到Selector后返回的SelectionKey：
调用 register( ) 的调用的一个返回值是一个SelectionKey。SelectionKey代表这个通道在此Seletor上的这个注册。当某个Selector通知你某个传入事件时，它是通过提供对应该事件的SelectionKey来进行的。SelectionKey还可以通过取消通道的注册。SelectionKey中包含如下属性：The interest set 、 The ready set 、 The Channel 、 The Selector 、 An attached object (optional)
注册后的各种操作：
Interest Set
我们将Channel注册到Selector来监听感兴趣的事件，intereset set就是我们选择感性去的事件：
int interestSet = selectionKey.interestOps();
boolean isInterestedInAccept = interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;我们可以使用And和SelectionKey中的常量做运算，从SelectionKey中找到我们感兴趣的事件。
Read Set
ready set 是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选Selection之后，你应该会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合：
int readySet = selectionKey.readyOps();可以用像检测interest集合那样的方法，来检测Channel中什么事件或操作已经就绪。但是，也可以使用以下四个方法，它们都会返回一个布尔类型：
selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();Channel 和Selector
我们可以通过SelectionKey获得Selector和注册的Channel：
Channel channel = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();Attach 一个对象
可以将一个对象或者更多信息attach 到SelectionKey上，这样就能方便的识别某个给定的通道。例如，可以附加 与通道一起使用的Buffer，或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下：
selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如：
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);
Selector选择通道
select:
一旦向Selector注册了一或多个通道，就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件（如连接、接受、读或写）已经准备就绪的那些通道。换句话说，如果你对“Read Ready”的通道感兴趣，select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道：
int select()： // 阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪
int select(long timeout)： // select()一样，除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)
int selectNow()： //不会阻塞，不管什么通道就绪都立刻返回，此方法执行非阻塞的选择操作。如果自从前一次选择操作后，没有通道变成可选择的，则此方法直接返回零。 select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即，自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。如果调用select()方法，因为有一个通道变成就绪状态，返回了1，若再次调用select()方法，如果另一个通道就绪了，它会再次返回1。如果对第一个就绪的channel没有做任何操作，现在就有两个就绪的通道，但在每次select()方法调用之间，只有一个通道处于就绪状态。
selectedKeys():
一旦调用了select()方法，它就会返回一个数值，表示一个或多个通道已经就绪，然后你就可以通过调用selector.selectedKeys()方法返回的SelectionKey集合来获得就绪的Channel。请看演示方法：
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();当你通过Selector注册一个Channel时，channel.register()方法会返回一个SelectionKey对象，这个对象就代表了你注册的Channel。这些对象可以通过selectedKeys()方法获得。你可以通过迭代这些selected key来获得就绪的Channel，下面是演示代码：
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
if(key.isAcceptable()) {
// a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
} else if (key.isConnectable()) {
// a connection was established with a remote server.
} else if (key.isReadable()) {
// a channel is ready for reading
} else if (key.isWritable()) {
// a channel is ready for writing
}
keyIterator.remove();
}这个循环遍历selected key的集合中的每个key，并对每个key做测试来判断哪个Channel已经就绪。
请注意循环中最后的keyIterator.remove()方法。Selector对象并不会从自己的selected key集合中自动移除SelectionKey实例。我们需要在处理完一个Channel的时候自己去移除。当下一次Channel就绪的时候，Selector会再次把它添加到selected key集合中。
JAVA NIO server demo:
socket server端工作标准流程
- 创建socket： 创建ServerSocketChannel，通过ServerSocketChannel.open()方法。
- 绑定socket：ServerSocketChannel绑定端口，通过serverSocketChannel.bind()方法。
- 前置准备： 创建selector对象，通过Selector.open()方法。
- 前置准备： 注册Channel到selector并绑定事件，通过serverSocketChannel.register()。
- 监听端口号： 通过listen()方法开始进入监听。
- 处理事件： while循环中等待select操作返回区分连接还是数据进行不同处理。
NIO java代码实例：
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.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
public class NIOServer {
private Selector selector;
public void initServer(int port) throws IOException {
// 获得一个ServerSocketChannel通道
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 设置通道为非阻塞
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));
// 获得一个通道管理器
this.selector = Selector.open();
// 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，
// 当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服务端启动成功！");
// 轮询访问selector
while (true) {
// 当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞
selector.select();
// 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件
Iterator<SelectionKey> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 删除已选的key,以防重复处理
ite.remove();
if (key.isAcceptable()) {// 客户端请求连接事件
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
// 获得和客户端连接的通道
SocketChannel channel = server.accept();
// 设置成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 在这里可以给客户端发送信息哦
channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息")
.getBytes("utf-8")));
// 在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (key.isReadable()) {// 获得了可读的事件
read(key);
}
}
}
}
public void read(SelectionKey key) throws IOException {
// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(512);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到信息：" + msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes("utf-8"));
channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
核心对象：
1、ServerSocketChannel：
简介：
ServerSocketChannel 是一个基于通道的socket监听器。它同我们所熟悉的 ServerSocket 执行相同的基本 任务，不过它增加了通道语义，因此能够在非阻塞模式下运行。
使用 ServerSocketChannel 的静态 open() 工厂方法创建一个新的 ServerSocketChannel对象。
把 ServerSocketChannel 的通道设置为非阻塞。
给 ServerSocketChannel 对象绑定端口
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false);
serverChannel.socket().bind(localAddress);ServerSocketChannel阻塞与非阻塞
非阻塞：
public class ServerSocketChannelApp {
private static final String MSG = "hello, I must be going \n";
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
ServerSocket ss = ssc.socket();
ss.bind(new InetSocketAddress(8888));
ssc.configureBlocking(false);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(MSG.getBytes());
while (true) {
System.out.println("wait for connection ……");
SocketChannel sc = ssc.accept();
if (sc == null) {
// no connections, snooze a while ...
Thread.sleep(1000);
} else {
System.out.println("Incoming connection from " + sc.socket().getRemoteSocketAddress());
buffer.rewind();
//write msg to client
sc.write(buffer);
sc.close();
}
}
}
}阻塞：
public class ServerSocketApp {
public static void main(String[] args) throws Exception {
ServerSocket ss = new ServerSocket(8989);
ss.accept();
System.out.println(1);
}
}
问题：
1、一个NIO是不是只有一个selector？
不是，一个系统可以有多个selector。
2、selector 是不是只能注册一个ServerSocketChannel？
可以注册多个
对比：
传统SocketIO：
NIO：
一个线程（服务员）+selector 既要看大门又要提供客人的点菜服务。
一个线程加一个 selector 才具有先多个客人服务的能力
nettyIO：
创建多个线程（服务员），服务员A只负责A区域，服务员B只负责B区域等等，以及还有一个服务员负责看大门。
