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nio为什么不阻塞

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我知道读写是通过channel操作的,而且读写只能获取当时可用的数据,没有可用数据,就返回。线程可以干别的事。

我想问的是,它怎么获取的当时的可用数据,当之后有数据可用之后,buffer里面又是怎么有的数据。 , 请问如何测试程序是否实现了非阻塞?java.nio的ServerSocketChannel一次可以同时接收多个SocketChannel吗? ...

为什么说Java NIO 是非阻塞的: NIO之前的IO流要实现非阻塞得用户程序创建线程实现,每个线程内部用阻塞判断IO中断.而线程太占资源.不适用于IO高并发.为解决线程太占资源问题还提供了线程池框架.但也没完全解决IO高并发问题.
NIO框架则采取用户程序将IO需求注册入NIO框架,NIO框架用单线程循环查询全部IO需求,并分派响应IO需求.这样的好处是减少了高并发时的线程切换.用户程序编程上看没有阻塞的方法调用.

4.socket框架netty的使用,以及nio的实现原理,为什么是异步非阻塞: socket框架netty的使用,以及nio的实现原理,为什么是异步非阻塞
按Alt+F可进入File菜单, 如图:
File菜单的子菜单共有9项,分别叙述如下:
1. Load:装入一个文件, 可用类似DOS的通配符(如*.C)来进行列表选择。也可装入其它扩展名的文件, 只要给出文件名(或只给路径)即可。该项的热键为F3, 即只要按F3即可进入该项, 而不需要先进入File菜单再选此项。
2. Pick:将最近装入编辑窗口的8个文件列成一个表让用户选择, 选择后将该程序装入编辑区, 并将光标置在上次修改过的地方。其热健为Alt-F3。
3. New:新建文件, 缺省文件名为NONAME.C, 存盘时可改名。
4. Save:将编辑区中的文件存盘, 若文件名是NONAME.C时, 将询问是否更改文件名, 其热键为F2。
5. Write to:可由用户给出文件名将编辑区中的文件存盘, 若该文件已存在, 则询问要不要 覆盖。
6. Directory:显示目录及目录中的文件, 并可由用户选择。
7. Change dir:显示当前默认目录, 用户可以改变默认目录。
8. Os shell:暂时退出Turbo C 2.0到DOS提示符下, 此时可以运行DOS 命令, 若想回到 Turbo C 2.0中, 只要在DOS状态下键入EXIT即可。
9. Quit:退出Turbo C 2.0, 返回到DOS操作系统中, 其热键为Alt+X。

java nio底层如何实现非阻塞?: 楼主,应该看看C/C++中的异步socket ———如果没有记错,应该是多线程检测

请问如何测试程序是否实现了非阻塞?java.nio的ServerSocketChannel一次可以同时接收多个SocketChannel吗?: windows下面socket非组赛其实也就是winsock api的调用而已,比如我用的delphi:

var
addr : TSockAddr;
sock : TSocket;

sock := socket( AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP );
addr.sin_family := AF_INET;
addr.sin_port := htons(5678);
addr.sin_addr.S_addr := htonl(INADDR_ANY);
bind( m_sock, @addr, sizeof(SOCKADDR) );

WSAAsyncSelect( m_sock, Handle, WM_SOCKET, FD_ACCEPT or FD_CLOSE ); // 这就是组赛了

listen( m_sock, 5 );
....

java中IO和NIO的区别和适用场景:

java.NIO包里包括三个基本的组件

l buffer:因为NIO是基于缓冲的,所以buffer是最底层的必要类,这也是IO和NIO的根本不同,虽然stream等有buffer开头的扩展类,但只是流的包装类,还是从流读到缓冲区,而NIO却是直接读到buffer中进行操作。

因为读取的都是字节,所以在操作文字时,要用charset类进行编解码操作。

l channel:类似于IO的stream,但是不同的是除了FileChannel,其他的channel都能以非阻塞状态运行。FileChannel执行的是文件的操作,可以直接DMA操作内存而不依赖于CPU。其他比如socketchannel就可以在数据准备好时才进行调用。

l selector:用于分发请求到不同的channel,这样才能确保channel不处于阻塞状态就可以收发消息。


面向流与面向缓冲

Java NIO和IO之间第一个最大的区别是,IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的。 Java
IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方。此外,它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据,需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是,还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且,需确保当更多的数据读入缓冲区时,不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

补充一点:NIO的buffer可以使用直接内存缓冲区,该缓冲区不在JVM中,性能会比JVM的缓冲区略好,不过会增加相应的垃圾回收的负担,因为JVM缓冲区的性能已经足够好,所以除非在对缓冲有特别要求的地方使用直接缓冲区,尽量使用JVM缓冲。

阻塞与非阻塞

Java IO是阻塞式的操作,当一个inputstream或outputstream在进行read()或write()操作时,是一直处于等待状态的,直到有数据读/写入后才进行处理.而NIO是非阻塞式的,当进行读写操作时,只会返回当前已经准备好的数据,没有就返回空,这样当前线程就可以处理其他的事情,提高了资源的使用率.

与传统IO的优势

在老的IO包中,serverSocket和socket都是阻塞式的,因此一旦有大规模的并发行为,而每一个访问都会开启一个新线程。这时会有大规模的线程上下文切换操作(因为都在等待,所以资源全都被已有的线程吃掉了),这时无论是等待的线程还是正在处理的线程,响应率都会下降,并且会影响新的线程。

 

而NIO包中的serverSocket和socket就不是这样,只要注册到一个selector中,当有数据放入通道的时候,selector就会得知哪些channel就绪,这时就可以做响应的处理,这样服务端只有一个线程就可以处理大部分情况(当然有些持续性操作,比如上传下载一个大文件,用NIO的方式不会比IO好)。

通过两个图的比较,可以看出IO是直连的,每个请求都给一条线程来处理,但是NIO却是基于反应堆(selector)来处理,直到读写的数据准备好后,才会通知相应的线程来进行处理。一言以蔽之:“selector不会让channel白占资源,没事的时候给我去睡觉。”

PS:NIO基于字节进行传输,在IO时要注意decode/encode。


更具体的信息请参阅:http://blog.csdn.net/zhansong_1987/article/details/45873861

Java 读写文件有非阻塞的 API 吗:

NIO

软件包 java.nio 的描述

定义作为数据容器的缓冲区,并提供其他 NIO 包的概述。

NIO API 的集中抽象为:

缓冲区,它们是数据容器;

字符集 及其相关解码器 和编码器,
它们在字节和 Unicode 字符之间进行转换;

各种类型的通道,它们表示到能够执行 IO
操作的
实体的连接;以及选择器 和选择键,它们与
可选择信道 一起定义了多路的、无阻塞的
I/O 设施。

java.nio 包定义了缓冲区类,这些类用于所有 NIO API。java.nio.charset 包中定义了字符集 API,java.nio.channels 包中定义了信道和选择器 API。每个子包都具有自己的服务提供者接口 (SPI) 子包,SPI 子包的内容可用于扩展平台的默认实现或构造替代实现。

缓冲区

描述

Buffer    位置,界限和容量;
清除,反转,重绕和标记/重置    

ByteBuffer    Get/put,压缩,查看;分配,包装    

MappedByteBuffer      映射到文件的字节缓冲区    

CharBuffer    Get/put,压缩;分配,包装    

DoubleBuffer        ' '    

FloatBuffer        ' '    

IntBuffer        ' '    

LongBuffer        ' '    

ShortBuffer        ' '    

ByteOrder    字节顺序的类型安全的枚举    

缓冲区 是一个固定数据量的指定基本类型的数据容器。除内容之外,缓冲区还具有位置 和界限,其中位置是要读写的下一个元素的索引,界限是第一个应该读写的元素的索引。基本 Buffer 类定义了这些属性以及清除、反转 和重绕 方法,用以标记 当前位置,以及将当前位置重置 为前一个标记处。

每个非布尔基本类型都有一个缓冲区类。每个类定义了一系列用于将数据移出或移入缓冲区的 get 和 put 方法,用于压缩、复制 和切片 缓冲区的方法,以及用于分配 新缓冲区和将现有数组包装 到缓冲区中的静态方法。

因为字节缓冲区可以用作 I/O 操作的源缓冲区和目标缓冲区,所以可以对它们加以区分。它们还支持其他缓冲区类所没有的几个特性:

可以将字节缓冲区分配为一个直接 缓冲区,在这种情况下,Java
虚拟机将最大限度地直接在缓冲区上执行本机 I/O 操作。

可以通过 mapping 将文件区域直接包装到内存中来创建字节缓冲区,在这种情况下,可以使用 MappedByteBuffer 类中定义的几个其他文件相关的操作。

字节缓冲区提供了对其内容的访问(其内容作为任何非布尔基本类型的异类或同类二进制数据序列),访问要么是以 big-endian 字节顺序进行,要么是以
little-endian 字节顺序进行。

除非另有说明,否则向此包的任何类或接口中的构造方法或方法传递 null 变量,都会抛出 NullPointerException。  

java nio中selector.select()是唯一的阻塞方法么?:

NIO是非阻塞IO,传统的BIO是每次request服务器都会分配一个线程,所以,当某个线程发生IO阻塞的时候,该线程就无法充分利用。而NIO则是服务器会不断的轮询每一个client发送的request,如果有N个可读状态的request,OK,那服务器就会分配N个线程去读,所谓非阻塞就是这个意思。

如果理解NIO的意思,楼主的问题自然而然就解答了。

selector是怎样检查有没有就绪事件的?答:每个request会封装一个channel,将所有的channel注册在一个Selector上,然后selector开始不断的轮询每个request的可读状态,如果可读,则直接返回可读状态的channel。

隔段时间检查一下吗?答:是不断轮询可读状态的,if(n==0)continue;如果可读状态的个数n为0,则继续轮询,这句话就是这个意思。

Java NIO怎么理解通道和非阻塞: nio引入了buffer、channel、selector等概念。
通道相当于之前的I/O流。
“通道”太抽象了。java解释不清的东西只能看它底层是怎么解释的——操作系统的I/O控制,通道控制方式?
I/O设备:CPU——通道——设备控制器——I/O设备
(通道和设备控制器的关系是多对多,设备控制器和I/O设备的关系也是多对多。)
I/O过程,参考http://www.nbrkb.net/lwt/jsjsj/asm/INTR&DMA.htm:
1.CPU在执行用户程序时遇到I/O请求,根据用户的I/O请求生成通道程序(也可以是事先编好的)。放到内存中,并把该通道程序首地址放入CAW中。
2.CPU执行“启动I/O”指令,启动通道工作。
3.通道接收“启动I/O”指令信号,从CAW(记录下一条通道指令存放的地址)中取出通道程序首地址,并根据此地址取出通道程序的第一条指令,放入CCW(记录正在执行的通道指令)中;同时向CPU发回答信号,通知“启动I/O”指令完成完毕,CPU可继续执行。
4.与此同时,通道开始执行通道程序,进行物理I/O操作。当执行完一条指令后,如果还有下一条指令则继续执行;否则表示传输完成,同时自行停止,通知CPU转去处理通道结束事件,并从CCW中得到有关通道状态。

如此一来,主处理器只要发出一个I/O操作命令,剩下的工作完全由通道负责。I/O操作结束后,I/O通道会发出一个中断请求,表示相应操作已完成。

通道控制方式是对数据块进行处理的,并非字节。

通道控制方式就是异步I/O,参考http://blog.csdn.net/historyasamirror/article/details/5778378:
I/O分两段:1.数据从I/O设备到内核缓冲区。2.数据从内核缓冲区到应用缓冲区

I/O类型:
1.异步I/O不会产生阻塞,程序不会等待I/O完成,继续执行代码,等I/O完成了再执行一个什么回调函数,代码执行效率高。很容易联想到ajax。这个一般用于I/O操作不影响之后的代码执行。
2.阻塞I/O,程序发起I/O操作后,进程阻塞,CPU转而执行其他进程,I/O的两个步骤完成后,向CPU发送中断信号,进程就绪,等待执行。
3.非阻塞I/O并非都不阻塞,其实是第一步不阻塞,第二部阻塞。程序发起I/O操作后,进程一直检查第一步是否完成,CPU一直在循环询问,完成后,进程阻塞直到完成第二步。明白了!这个是“站着茅坑不拉屎”,CPU利用率最低的。逻辑和操作系统的程序直接控制方式一样。
阻塞不阻塞描述的是发生I/O时当前线程的状态。
以上是操作系统的I/O,那么java的nio又是怎样的呢?
个人觉得是模仿了通道控制方式。
先看看nio的示例代码:
服务端TestReadServer.java

import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.ServerSocket; 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; import java.util.Set; public class TestReadServer { /*标识数字*/ private int flag = 0; /*缓冲区大小*/ private int BLOCK = 1024*1024*10; /*接受数据缓冲区*/ private ByteBuffer sendbuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK); /*发送数据缓冲区*/ private ByteBuffer receivebuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK); private Selector selector; public TestReadServer(int port) throws IOException { // 打开服务器套接字通道 ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 服务器配置为非阻塞 serverSocketChannel.configureBlocking(false); // 检索与此通道关联的服务器套接字 ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket(); // 进行服务的绑定 serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port)); // 通过open()方法找到Selector selector = Selector.open(); // 注册到selector,等待连接 serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); System.out.println("Server Start----"+port+":"); } // 监听 private void listen() throws IOException { while (true) { // 选择一组键,并且相应的通道已经打开 selector.select(); // 返回此选择器的已选择键集。 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SelectionKey selectionKey = iterator.next(); iterator.remove(); handleKey(selectionKey); } } } // 处理请求 private void handleKey(SelectionKey selectionKey) throws IOException { // 接受请求 ServerSocketChannel server = null; SocketChannel client = null; String receiveText; String sendText; int count=0; // 测试此键的通道是否已准备好接受新的套接字连接。 if (selectionKey.isAcceptable()) { // 返回为之创建此键的通道。 server = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel(); // 接受到此通道套接字的连接。 // 此方法返回的套接字通道(如果有)将处于阻塞模式。 client = server.accept(); // 配置为非阻塞 client.configureBlocking(false); // 注册到selector,等待连接 client.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } else if (selectionKey.isReadable()) { // 返回为之创建此键的通道。 client = (SocketChannel) selectionKey.channel(); //将缓冲区清空以备下次读取 receivebuffer.clear(); //读取服务器发送来的数据到缓冲区中 System.out.println(System.currentTimeMillis()); count = client.read(receivebuffer); System.out.println(System.currentTimeMillis() + "~"+count); } } /** * @param args * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub int port = 1234; TestReadServer server = new TestReadServer(port); server.listen(); } }客户端TestReadClient.javaimport java.io.BufferedInputStream; import java.io.File; import java.io.FileInputStream; 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.SocketChannel; import java.util.Iterator; import java.util.Set; public class TestReadClient { /*标识数字*/ private static int flag = 0; /*缓冲区大小*/ private static int BLOCK = 1024*1024*10; /*接受数据缓冲区*/ private static ByteBuffer sendbuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK); /*发送数据缓冲区*/ private static ByteBuffer receivebuffer = ByteBuffer.allocate(BLOCK); /*服务器端地址*/ private final static InetSocketAddress SERVER_ADDRESS = new InetSocketAddress( "localhost", 1234); public static void main(String[] args) throws IOException { // TODO Auto-generated method stub // 打开socket通道 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); // 设置为非阻塞方式 socketChannel.configureBlocking(false); // 打开选择器 Selector selector = Selector.open(); // 注册连接服务端socket动作 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT); // 连接 socketChannel.connect(SERVER_ADDRESS); // 分配缓冲区大小内存 Set<SelectionKey> selectionKeys; Iterator<SelectionKey> iterator; SelectionKey selectionKey; SocketChannel client; String receiveText; String sendText; int count=0; while (true) { //选择一组键,其相应的通道已为 I/O 操作准备就绪。 //此方法执行处于阻塞模式的选择操作。 selector.select(); //返回此选择器的已选择键集。 selectionKeys = selector.selectedKeys(); //System.out.println(selectionKeys.size()); iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { selectionKey = iterator.next(); if (selectionKey.isConnectable()) { System.out.println("client connect"); client = (SocketChannel) selectionKey.channel(); // 判断此通道上是否正在进行连接操作。 // 完成套接字通道的连接过程。 if (client.isConnectionPending()) { client.finishConnect(); System.out.println("完成连接!"); sendbuffer.clear(); BufferedInputStream br = new BufferedInputStream(new FileInputStream(new File("D:\BigData.zip"))); byte[] b = new byte[BLOCK]; br.read(b); sendbuffer.put(b); sendbuffer.flip(); System.out.println(System.currentTimeMillis()); client.write(sendbuffer); System.out.println(System.currentTimeMillis()); } client.register(selector, SelectionKey.OP_READ); } else if (selectionKey.isReadable()) { client = (SocketChannel) selectionKey.channel(); //将缓冲区清空以备下次读取 receivebuffer.clear(); //读取服务器发送来的数据到缓冲区中 count=client.read(receivebuffer); if(count>0){ receiveText = new String( receivebuffer.array(),0,count); System.out.println("客户端接受服务器端数据--:"+receiveText); client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE); } } } selectionKeys.clear(); } } }例子是TestReadClient向TestReadServer发送一个本地文件。TestReadServer收到后每次打印读取到的字节数。

如何体现异步I/O?
看看TestReadClient中的:

if (selectionKey.isConnectable()) { System.out.println("client connect"); client = (SocketChannel) selectionKey.channel(); // 判断此通道上是否正在进行连接操作。 // 完成套接字通道的连接过程。 if (client.isConnectionPending()) { client.finishConnect();如果没有client.finishConnect();这句等待完成socket连接,可能会报异常:java.nio.channels.NotYetConnectedException

异步的才不会管你有没有连接成功,都会执行下面的代码。这里需要人为的干预。
如果要证明是java的nio单独使用非阻塞I/O,真没办法!!!阻塞非阻塞要查看进程。。。
不过还有种说法,叫异步非阻塞。上面那段,是用异步方式创建连接,进程当然没有被阻塞。使用了finishConnect()这是人为将程序中止,等待连接创建完成(是模仿阻塞将当前进程阻塞掉,还是模仿非阻塞不断轮询访问,不重要了反正是程序卡住没往下执行)。
所以,创建连接的过程用异步非阻塞I/O可以解释的通。那read/write的过程呢?
根据上面例子的打印结果,可以知道这个过程是同步的,没执行完是不会执行下面的代码的。至于底下是使用阻塞I/O还是非阻塞I/O,对于应用级程序来说不重要了。
阻塞还是非阻塞,对于正常的开发(创立连接,从连接中读写数据)并没有多少的提升,操作过程都类似。
那NIO凭什么成为高性能架构的基础,比起IO,性能优越在哪里,接着猜。。。
java nio有意模仿操作系统的通道控制方式,那他的底层是不是就是直接使用操作系统的通道?
通道中的数据是以块为单位的,之前的流是以字节为单位的,同样的数据流操作外设的次数较多。代码中channel都是针对ByteBuffer对象进行read/write的,而ByteBuffer又是ByteBuffer.allocate(BLOCK);这样创建的,是一个连续的块空间。
那ByteBuffer是不是也是模拟操作系统的缓存?
缓存在io也有,如BufferedInputStream。CPU和外设的速度差很多,缓存为了提高CPU使用率,等外设将数据读入缓存后,CPU再统一操作,不用外设读一次,CPU操作一次,CPU的效率会被拉下来。。。

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