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java nio io博客_Java NIO与IO的区别和比较

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可以分析创建服务器的每个具体步骤。首先创建ServerSocket


ServerSocket server=new ServerSocket(10000);


然后接受新的连接请求Socket newConnection=server.accept();


对于accept方法的调用将造成阻塞,直到ServerSocket接受到一个连接请求为止。一旦连接请求被接受,服务器可以读客户socket中的请求。


InputStream in = newConnection.getInputStream();


InputStreamReader reader = new InputStreamReader(in);


BufferedReader buffer = new BufferedReader(reader);


Request request = new Request();


while(!request.isComplete()) {


String line = buffer.readLine();


request.addLine(line);


}这样的操作有两个问题,首先BufferedReader类的readLine()方法在其缓冲区未满时会造成线程阻塞,只有一定数据填满了缓冲区或者客户关闭了套接字,方法才会返回。其次,它回产生大量的垃圾,BufferedReader创建了缓冲区来从客户套接字读入数据,但是同样创建了一些字符串存储这些数据。虽然BufferedReader内部提供了StringBuffer处理这一问题,但是所有的String很快变成了垃圾需要回收。


同样的问题在发送响应代码中也存在


Response response = request.generateResponse();


OutputStream out = newConnection.getOutputStream();


InputStream in = response.getInputStream();


int ch;


while(-1 != (ch = in.read())) {


out.write(ch);


}


newConnection.close();类似的,读写操作被阻塞而且向流中一次写入一个字符会造成效率低下,所以应该使用缓冲区,但是一旦使用缓冲,流又会产生更多的垃圾。


传统的解决方法


通常在Java中处理阻塞I/O要用到线程(大量的线程)。一般是实现一个线程池用来处理请求,如图二



图二


线程使得服务器可以处理多个连接,但是它们也同样引发了许多问题。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些CPU时间,耗费很大,而且很多时间是浪费在阻塞的I/O操作上,没有有效的利用CPU。


三. 新I/O


1.Buffer


传统的I/O不断的浪费对象资源(通常是String)。新I/O通过使用Buffer读写数据避免了资源浪费。Buffer对象是线性的,有序的数据集合,它根据其类别只包含唯一的数据类型。


java.nio.Buffer类描述java.nio.ByteBuffer 包含字节类型。 可以从ReadableByteChannel中读在 WritableByteChannel中写java.nio.MappedByteBuffer 包含字节类型,直接在内存某一区域映射java.nio.CharBuffer 包含字符类型,不能写入通道java.nio.DoubleBuffer 包含double类型,不能写入通道java.nio.FloatBuffer 包含float类型java.nio.IntBuffer 包含int类型java.nio.LongBuffer 包含long类型java.nio.ShortBuffer 包含short类型可以通过调用allocate(int capacity)方法或者allocateDirect(int capacity)方法分配一个Buffer。特别的,你可以创建MappedBytesBuffer通过调用FileChannel.map(int mode,long position,int size)。直接(direct)buffer在内存中分配一段连续的块并使用本地访问方法读写数据。非直接(nondirect)buffer通过使用Java中的数组访问代码读写数据。有时候必须使用非直接缓冲例如使用任何的wrap方法(如ByteBuffer.wrap(byte[]))在Java数组基础上创建buffer。


2. 字符编码


向ByteBuffer中存放数据涉及到两个问题:字节的顺序和字符转换。ByteBuffer内部通过ByteOrder类处理了字节顺序问题,但是并没有处理字符转换。事实上,ByteBuffer没有提供方法读写String。


Java.nio.charset.Charset处理了字符转换问题。它通过构造CharsetEncoder和CharsetDecoder将字符序列转换成字节和逆转换。


3. 通道(Channel)


你可能注意到现有的java.io类中没有一个能够读写Buffer类型,所以NIO中提供了Channel类来读写Buffer。通道可以认为是一种连接,可以是到特定设备,程序或者是网络的连接。通道的类等级结构图如下



图三


图中ReadableByteChannel和WritableByteChannel分别用于读写。


GatheringByteChannel可以从使用一次将多个Buffer中的数据写入通道,相反的,ScatteringByteChannel则可以一次将数据从通道读入多个Buffer中。你还可以设置通道使其为阻塞或非阻塞I/O操作服务。


为了使通道能够同传统I/O类相容,Channel类提供了静态方法创建Stream或Reader


4.Selector


在过去的阻塞I/O中,我们一般知道什么时候可以向stream中读或写,因为方法调用直到stream准备好时返回。但是使用非阻塞通道,我们需要一些方法来知道什么时候通道准备好了。在NIO包中,设计Selector就是为了这个目的。SelectableChannel可以注册特定的事件,而不是在事件发生时通知应用,通道跟踪事件。然后,当应用调用Selector上的任意一个selection方法时,它查看注册了的通道看是否有任何感兴趣的事件发生。图四是selector和两个已注册的通道的例子







相关资源:Java IO_NIO



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