Java NIO中的非阻塞服务器

非阻塞服务器

Java NIO（New Input/Output）是一个非常强大的网络和文件处理应用，它作为Java标准IO API的替代品。由于自从JDK 4推出以来增加了更复杂的功能，它很快成为众多工程师首选的I/O系统。

它提供的改进的文件处理和文件系统功能支持是区分Java NIO的一项特色之一。由于NIO文件类具有如此强大的功能，它被广泛用于文件处理中。

如果你仔细观察，你会注意到java.nio包在整个NIO API中指定了使用的缓冲区类。最好的一点是它是为了让Java程序员能够在不编写自己的本机代码的情况下实现快速的I/O而创建的。

阻塞与非阻塞I/O

由于其使用非阻塞I/O，一个非阻塞服务器可以通过同一进程或线程同时处理多个请求。可以将阻塞过程视为售票处的队列，每个客户在继续之前必须等待前面的客户被服务。

相比之下，非阻塞过程就像是一家餐厅的服务员，他试图通过轮流为所有客户服务并处理他们的订单。

阻塞服务器以同步方式工作，完成每个请求后再进入下一个。这可能导致客户等待时间较长，并且需要多个线程来为每个请求提供服务，使其成为CPU密集型任务。另一方面，非阻塞服务器使用异步方法，允许一个线程同时处理多个查询，对每个请求做出响应时立即完成。

Java NIO的特点

Java NIO具有一些与其他I/O系统不同的独特特点。以下是Java NIO的主要特点：

同步和非阻塞I/O - 此特性允许线程在数据被读入缓冲区时执行其他任务。线程在处理开始之前可以继续工作，而不是等待数据完全加载。
基于缓冲区的方法 - Java NIO在缓冲区中存储数据，这样可以快速访问和处理。当需要数据时，它会从缓冲区中获取并处理。

步骤

第一步 - 首先，我们必须使用import语句导入必要的类。
第二步 - 接下来，我们需要创建一个名为”WriteExample2″的公共类。
第三步 - 在这个类内部，我们必须定义一个接受String类型变量参数的公共静态void main函数。
第四步 - 现在，使用Files.createTempFile()方法创建一个带有”.txt”扩展名的临时文件。要进行写入操作，我们可以使用Files.write()方法和一个包含字符串”Hello”和”world”的可迭代对象。
第五步 - 要从Files’ createTempFile()函数返回的Path对象所代表的文件中读取每个字节，我们可以使用Files.readAllBytes()函数。之后，我们需要使用new String()构造函数将它们转换为字符串。
第六步 - 最后，使用System.out.println()方法将字符串打印到控制台。

示例1

这段Java代码创建一个临时文本文件，并将”Hello”和”world”写入其中。然后读取文件并打印其内容。代码使用Java NIO包中的Files类来处理文件操作。

package com.tutorialspoint.example.files;

import java.io.IOException;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.util.Arrays;

public class WriteExample2 {
   public static void main(String... args) throws IOException {
      Path path = Files.createTempFile("test-file", ".txt");
      Iterable<String> iterable = Arrays.asList("Hello", "world");
      Files.write(path, iterable);
      byte[] bytes = Files.readAllBytes(path);
      System.out.println(new String(bytes));
   }
}

输出

Hello
world

Java NIO的组成部分

Java NIO建立在三个基本组件上：缓冲区、通道和选择器。以下是对每个组件的简要概述：

缓冲区 - 缓冲区是用于临时存储数据的内存块，用于在数据在不同位置之间传输时使用。在Java NIO中，缓冲区用于便捷地读取和写入数据。
通道 - Java NIO中的通道表示与可以执行IO操作的对象（如文件和套接字）的连接。通道负责在缓冲区和它们表示的对象之间传输数据。
选择器 - 选择器是一种Java NIO组件，用于监视一个或多个通道的事件，例如准备执行IO操作。当通道准备就绪时，选择器可以唤醒并允许适当的线程处理操作。

非阻塞服务器组成

非阻塞服务器由非阻塞IO管道组成，这是一个处理读写IO操作的组件链，以非阻塞方式进行。以下是该管道工作方式的分解：

管道中的每个组件都使用选择器来确定通道是否有数据可读。
当有数据时，组件读取数据并基于该数据提供输出。然后，将输出写回通道。
根据组件的不同，非阻塞IO管道可以读取和写入数据，以及执行这两种操作。
组件通过选择器从通道开始读取数据。Java NIO管理非阻塞IO操作，而具有可选择通道的选择器和选择键定义了多路复用的IO操作。
非阻塞IO管道将数据分成逻辑有序或组合的消息，以及非阻塞数据处理。这类似于使用Java的StreamTokenizer类将数据流分词后再处理。
非阻塞模型使用Java NIO选择器来检查并仅提供那些有数据可读的SelectableChannel实例，而阻塞IO管道使用类似InputStream的接口，一次只允许读取一个字节。