网络应用程序一个很重要的工作是传输数据。传输数据的过程不一样取决于使用哪种“交通工具“,但是传输的方式都是一样的:都是以字节码传输。JAVA开发网络程序传输数据的过程和方式是被抽象了的,我们不需要关注底层接口,只需要使用Java API 或其他网络框架就能达到数据传输的目的。发送数据和接收数据都是字节码。
Socket网络编程我就不多啰嗦了,这里我通过两个简单的示例比较下阻塞式IO(OIO)和非阻塞式IO(NIO)。
OIO中,每个线程只能处理一个channel,该线程和该channel绑定。也就是同步的,客户端在发送请求后,必须得在服务端有回应后才发送下一个请求。所以这个时候的所有请求将会在服务端得到同步。
NIO中,每个线程可以处理多个channel。也就是异步的,客户端在发送请求后,不必等待服务端的回应就可以发送下一个请求,这样对于所有的请求动作来说将会在服务端得到异步,这条请求的链路就象是一个请求队列,所有的动作在这里不会得到同步的。
你可能使用过Java提供的网络接口工作过,遇到过想从阻塞传输切换到非阻塞传输的情况,这种情况是比较困难的,因为阻塞IO和非阻塞IO使用的API有很大的差异。当我们想切换传输方式时要花很大的精力和时间来重构代码。
先看一个传统的阻塞IO传输实现的Socket服务端:
/**
* 传统阻塞IO(OIO),原始socket
*
* <p>Title: PlainOioServer</p>
* @author wyx
* @date 2016-6-15 下午1:36:04
*/
public class PlainOioServer {
public void server(int port) throws Exception{
// bind server to port
final ServerSocket socket = new ServerSocket(port);
while(true){
// accept connection
final Socket clientSocket = socket.accept();
System.out.println("Accepted connection form " + clientSocket);
// create new thread to handle connection
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
OutputStream out;
try {
out = clientSocket.getOutputStream();
// write message to connected client
out.write("Hi!\r\n".getBytes(Charset.forName("UTF-8")));
out.flush();
// close connection once message written and flushed
clientSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start(); // start thread to begin handling
}
}
}
上面的方式很简洁,但是这种阻塞模式在大连接的情况就会有严重的问题,如:客户端连接超时,服务器响应严重延迟等。为了解决这一问题,我们可以使用异步网络处理所有的并发连接,但问题在于NIO和OIO的API是完全不同的,所以一个用OIO开发的网络应用程序想要使用NIO重构代码几乎是重新开发。
下面代码是使用Java NIO实现的例子:
/**
* 传统非阻塞式IO(NIO),原始socket
*
* <p>Title: PlainNioServer</p>
* @author wyx
* @date 2016-6-15 下午1:46:09
*/
public class PlainNioServer {
public void server(int port) throws Exception{
System.out.println("Listening for connections on port " + port);
// open selector that handles channels
Selector selector = Selector.open();
// open ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
// get ServerSocket
ServerSocket serverSocket = serverChannel.socket();
// bind server to port
serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));
// set to non-blocking
serverChannel.configureBlocking(false);
// register ServerSocket to selector and specify than it is interested in new accepted clients
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
final ByteBuffer msg = ByteBuffer.wrap("Hi!\r\n".getBytes());
while(true){
// Wait for new events that are ready for process. this will block until something happens
int n = selector.select();
if(n > 0){
// Obtain all SelectionKey instances that received enents
Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
while(iter.hasNext()){
SelectionKey key = iter.next();
iter.remove();
//Check if event was because new client ready to get accepted
if(key.isAcceptable()){
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel client = server.accept();
System.out.println("Accepted connection from " + client);
client.configureBlocking(false);
// Accept client and register it to seletor
client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, msg.duplicate());
}
// Check if event was because socket is ready to write data
if(key.isWritable()){
SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buff = (ByteBuffer) key.attachment();
// Write date to connected client
while(buff.hasRemaining()){
if(client.write(buff) == 0){
break;
}
}
client.close();
}
}
}
}
}
}