前言:
nio。為了能夠正确地分析hadoop的rpc源碼，我覺得很有必要先研究一下java nio的原理和具體實作。
這篇部落格我主要從兩個方向來分析java nio
目錄：
一．java nio 和阻塞i/o的差別
1. 阻塞i/o通信模型
2. java nio原理及通信模型
二．java nio服務端和用戶端代碼實作
具體分析：
一．java nio 和阻塞i/o的差別
1. 阻塞i/o通信模型
假如現在你對阻塞i/o已有了一定了解，我們知道阻塞i/o在調用inputstream.read()方法時是阻塞的，它會一直等到資料到來時（或逾時）才會傳回；同樣，在調用serversocket.accept()方法時，也會一直阻塞到有用戶端連接配接才會傳回，每個用戶端連接配接過來後，服務端都會啟動一個線程去處理該用戶端的請求。阻塞i/o的通信模型示意圖如下：
如果你細細分析，一定會發現阻塞i/o存在一些缺點。根據阻塞i/o通信模型，我總結了它的兩點缺點：
1. 當用戶端多時，會建立大量的處理線程。且每個線程都要占用棧空間和一些cpu時間
2. 阻塞可能帶來頻繁的上下文切換，且大部分上下文切換可能是無意義的。
在這種情況下非阻塞式i/o就有了它的應用前景。
2. java nio原理及通信模型
java nio是在jdk1.4開始使用的，它既可以說成“新i/o”，也可以說成非阻塞式i/o。下面是java nio的工作原理：
1. 由一個專門的線程來處理所有的 io 事件，并負責分發。
2. 事件驅動機制：事件到的時候觸發，而不是同步的去監視事件。
3. 線程通訊：線程之間通過 wait,notify 等方式通訊。保證每次上下文切換都是有意義的。減少無謂的線程切換。
閱讀過一些資料之後，下面貼出我了解的java nio的工作原理圖：
（注：每個線程的處理流程大概都是讀取資料、解碼、計算處理、編碼、發送響應。）
java nio的服務端隻需啟動一個專門的線程來處理所有的 io 事件，這種通信模型是怎麼實作的呢？呵呵，我們一起來探究它的奧秘吧。java nio采用了雙向通道（channel）進行資料傳輸，而不是單向的流（stream），在通道上可以注冊我們感興趣的事件。一共有以下四種事件：
事件名
對應值
服務端接收用戶端連接配接事件
selectionkey.op_accept(16)
用戶端連接配接服務端事件
selectionkey.op_connect(8)
讀事件
selectionkey.op_read(1)
寫事件
selectionkey.op_write(4)
服務端和用戶端各自維護一個管理通道的對象，我們稱之為selector，該對象能檢測一個或多個通道 (channel) 上的事件。我們以服務端為例，如果服務端的selector上注冊了讀事件，某時刻用戶端給服務端發送了一些資料，阻塞i/o這時會調用read()方法阻塞地讀取資料，而nio的服務端會在selector中添加一個讀事件。服務端的處理線程會輪詢地通路selector，如果通路selector時發現有感興趣的事件到達，則處理這些事件，如果沒有感興趣的事件到達，則處理線程會一直阻塞直到感興趣的事件到達為止。下面是我了解的java
nio的通信模型示意圖：
為了更好地了解java nio,下面貼出服務端和用戶端的簡單代碼實作。
服務端：
package cn.nio;
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;
/**
* nio服務端
* @author 小路
*/
public class nioserver {
//通道管理器
private selector selector;
/**
* 獲得一個serversocket通道，并對該通道做一些初始化的工作
* @param port 綁定的端口号
* @throws ioexception
*/
public void initserver(int port) throws ioexception {
// 獲得一個serversocket通道
serversocketchannel serverchannel = serversocketchannel.open();
// 設定通道為非阻塞
serverchannel.configureblocking(false);
// 将該通道對應的serversocket綁定到port端口
serverchannel.socket().bind(new inetsocketaddress(port));
// 獲得一個通道管理器
this.selector = selector.open();
//将通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊selectionkey.op_accept事件,注冊該事件後，
//當該事件到達時，selector.select()會傳回，如果該事件沒到達selector.select()會一直阻塞。
serverchannel.register(selector, selectionkey.op_accept);
}
* 采用輪詢的方式監聽selector上是否有需要處理的事件，如果有，則進行處理
@suppresswarnings("unchecked")
public void listen() throws ioexception {
system.out.println("服務端啟動成功！");
// 輪詢通路selector
while (true) {
//當注冊的事件到達時，方法傳回；否則,該方法會一直阻塞
selector.select();
// 獲得selector中選中的項的疊代器，選中的項為注冊的事件
iterator ite = this.selector.selectedkeys().iterator();
while (ite.hasnext()) {
selectionkey key = (selectionkey) ite.next();
// 删除已選的key,以防重複處理
ite.remove();
// 用戶端請求連接配接事件
if (key.isacceptable()) {
serversocketchannel server = (serversocketchannel) key
.channel();
// 獲得和用戶端連接配接的通道
socketchannel channel = server.accept();
// 設定成非阻塞
channel.configureblocking(false);
//在這裡可以給用戶端發送資訊哦
channel.write(bytebuffer.wrap(new string("向用戶端發送了一條資訊").getbytes()));
//在和用戶端連接配接成功之後，為了可以接收到用戶端的資訊，需要給通道設定讀的權限。
channel.register(this.selector, selectionkey.op_read);
// 獲得了可讀的事件
} else if (key.isreadable()) {
read(key);
}
}
}
* 處理讀取用戶端發來的資訊 的事件
* @param key
* @throws ioexception
public void read(selectionkey key) throws ioexception{
// 伺服器可讀取消息:得到事件發生的socket通道
socketchannel channel = (socketchannel) key.channel();
// 建立讀取的緩沖區
bytebuffer buffer = bytebuffer.allocate(10);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
string msg = new string(data).trim();
system.out.println("服務端收到資訊："+msg);
bytebuffer outbuffer = bytebuffer.wrap(msg.getbytes());
channel.write(outbuffer);// 将消息回送給用戶端
* 啟動服務端測試
public static void main(string[] args) throws ioexception {
nioserver server = new nioserver();
server.initserver(8000);
server.listen();
}
用戶端：
* nio用戶端
public class nioclient {
* 獲得一個socket通道，并對該通道做一些初始化的工作
* @param ip 連接配接的伺服器的ip
* @param port 連接配接的伺服器的端口号
public void initclient(string ip,int port) throws ioexception {
// 獲得一個socket通道
socketchannel channel = socketchannel.open();
channel.configureblocking(false);
// 用戶端連接配接伺服器,其實方法執行并沒有實作連接配接，需要在listen（）方法中調
//用channel.finishconnect();才能完成連接配接
channel.connect(new inetsocketaddress(ip,port));
//将通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊selectionkey.op_connect事件。
channel.register(selector, selectionkey.op_connect);
// 獲得selector中選中的項的疊代器
// 連接配接事件發生
if (key.isconnectable()) {
socketchannel channel = (socketchannel) key
// 如果正在連接配接，則完成連接配接
if(channel.isconnectionpending()){
channel.finishconnect();
}
//在這裡可以給服務端發送資訊哦
channel.write(bytebuffer.wrap(new string("向服務端發送了一條資訊").getbytes()));
//在和服務端連接配接成功之後，為了可以接收到服務端的資訊，需要給通道設定讀的權限。
* 處理讀取服務端發來的資訊 的事件
//和服務端的read方法一樣
* 啟動用戶端測試
nioclient client = new nioclient();
client.initclient("localhost",8000);
client.listen();
小結：