Chinaunix首页 | 论坛 | 博客
  • 博客访问: 56597
  • 博文数量: 34
  • 博客积分: 0
  • 博客等级: 民兵
  • 技术积分: 378
  • 用 户 组: 普通用户
  • 注册时间: 2017-01-17 11:19
  • 认证徽章:
个人简介

人的一生犹如负重致远,不可急躁。 以不自由为常事,则不觉不足。 心生欲望时,应回顾贫困之日。 心怀宽恕,视怒如敌,则能无视长久。 只知胜而不知敗,必害其身。 责人不如责己,不及胜于过之。

文章分类

全部博文(34)

文章存档

2018年(2)

2017年(32)

我的朋友

分类: Java

2017-03-09 15:18:01

Java NIO系列 NIO与IO(五)

1  NIOIO

Java NIOIO之间的主要差别如下图:

1.1  面向流与面向缓冲

         Java NIOIO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。

1.2  阻塞与非阻塞IO

         Java IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用read() write()时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。

Java NIO的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作,所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。

1.3  选择器(Selectors

Java NIO的选择器允许一个单独的线程来监视多个输入通道,你可以注册多个通道使用一个选择器,然后使用一个单独的线程来“选择”通道,这些通道里已经有可以处理的输入,或者选择已准备写入的通道。这种选择机制,使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

1.4  NIOIO如何影响应用程序的设计

无论您选择IONIO工具箱,可能会影响您应用程序设计的以下几个方面:

                 1、对NIOIO类的API调用。

2、数据处理。

3、用来处理数据的线程数。

1.4.1  API调用

         当然,使用NIOAPI调用时看起来与使用IO时有所不同,但这并不意外,因为并不是仅从一个InputStream逐字节读取,而是数据必须先读入缓冲区再处理。

1.4.2  数据处理

使用纯粹的NIO设计相较IO设计,数据处理也受到影响。

假设你正在处理一基于行的文本数据流:

Name: Anna

Age: 25

Email: anna@mailserver.com

Phone: 1234567890

1.4.2.1     IO设计中,我们从InputStream Reader逐字节读取数据

         代码如下:

                   InputStream input = … ; // get the InputStream from the client socket

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));

String nameLine = reader.readLine();

String ageLine = reader.readLine();

String emailLine = reader.readLine();

String phoneLine = reader.readLine();

         注意:处理状态由程序执行多久决定。换句话说,一旦reader.readLine()方法返回,你就知道肯定文本行就已读完, readline()阻塞直到整行读完,这就是原因。你也知道此行包含名称;同样,第二个readline()调用返回的时候,你知道这行包含年龄等。 正如你可以看到,该处理程序仅在有新数据读入时运行,并知道每步的数据是什么。一旦正在运行的线程已处理过读入的某些数据,该线程不会再回退数据。

         如下图:

1.4.2.2  NIO从一个阻塞的流中读数据

         代码如下:

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = channel.read(buffer);

         注意:第二行,从通道读取字节到ByteBuffer。当这个方法调用返回时,你不知道你所需的所有数据是否在缓冲区内。你所知道的是,该缓冲区包含一些字节,这使得处理有点困难。假设第一次 read(buffer)调用后,读入缓冲区的数据只有半行,例如,“Name:An”,你能处理数据吗?显然不能,需要等待,直到整行数据读入缓存,在此之前,对数据的任何处理毫无意义。

         所以,你怎么知道是否该缓冲区包含足够的数据可以处理呢?好了,你不知道。发现的方法只能查看缓冲区中的数据。其结果是,在你知道所有数据都在缓冲区里之前,你必须检查几次缓冲区的数据。这不仅效率低下,而且可以使程序设计方案杂乱不堪。

         如下代码:

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);

int bytesRead = channel.read(buffer);

while(! bufferFull(bytesRead) ) {

bytesRead = channel.read(buffer);

}

注意:

1bufferFull()方法必须跟踪有多少数据读入缓冲区,并返回真或假,这取决于缓冲区是否已满。换句话说,如果缓冲区准备好被处理,那么表示缓冲区满了。

2bufferFull()方法扫描缓冲区,但必须保持在bufferFull()方法被调用之前状态相同。如果没有,下一个读入缓冲区的数据可能无法读到正确的位置。这是不可能的,但却是需要注意的又一问题。

3、如果缓冲区已满,它可以被处理。如果它不满,并且在你的实际案例中有意义,你或许能处理其中的部分数据。但是许多情况下并非如此。

         下图展示了“缓冲区数据循环就绪”:

 

1.4.3  用来处理数据的线程数

NIO可让您只使用一个(或几个)单线程管理多个通道(网络连接或文件),但付出的代价是解析数据可能会比从一个阻塞流中读取数据更复杂。

如果需要管理同时打开的成千上万个连接,这些连接每次只是发送少量的数据,例如聊天服务器,实现NIO的服务器可能是一个优势。

如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上,如P2P网络中,使用一个单独的线程来管理你所有出站连接,可能是一个优势。

Java NIO:单线程管理多个连接,下图说明了一个典型的IO服务器设计:

 

如果你有少量的连接使用非常高的带宽,一次发送大量的数据,也许典型的IO服务器实现可能非常契合。

         Java IO:一个连接通过一个线程处理,下图说明了一个典型的IO服务器设计:











参考链接:

http://ifeve.com/java-nio-vs-io/


阅读(1511) | 评论(0) | 转发(0) |
给主人留下些什么吧!~~
评论热议
请登录后评论。

登录 注册