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1、第四章 非阻塞通信,主要内容,线程阻塞的概念 Java.nio包中类的介绍： ServerSocketChannel SocketChannel Selector/SelectionKey/ByteBuffer等 阻塞模式与非阻塞模式的实现,4.1线程阻塞的概念,处于阻塞状态的线程共同特征： 1、放弃CPU,暂停运行，只有等待导致阻塞的原因消除，才能恢复运行； 2、或者被其他线程中断，该线程会退出阻塞状态，并且抛出InterruptedException,4.1线程阻塞的原因,1、线程执行Thread.sleep(int n)； 2、线程要执行一段同步代码 3、线程执行了一个对象的wait()
2、方法，只有其他线程执行了该对象的notify()或notifyAll()方法，才能将其唤醒 4、线程执行I/O操作，如ReadLine之类的方法。,客户程序线程进入阻塞状态的情况,1、客户程序与服务器建立连接时，会进入阻塞状态，直到连接成功，线程才返回 2、线程从Socket的输入流读入数据时，如果没有足够的数据，就进入阻塞状态，直到读到足够数据，或到达输入流末尾，或者异常，才会返回。输入流的不同读方法: int read()：输入一个字节就足够 int read(byte buff)：输入流字节数和数组长度相同 String readLine()：输入流中有一行字符串就足够，需要Buffer
3、Reader的此方法。,客户程序线程进入阻塞状态的情况,3、线程从Socket的输出流写数据时，可能进入阻塞状态，等待输出了所有数据或者出现异常，才从输出流的write()方法返回或者异常中断 4、调用Socket的close()方法时如果设置了关闭Socket的延迟时间，会进入阻塞，直到底层 Socket发完所有数据，或者超过setSoLinger()方法设置的延迟时间，才从close()方法返回。,服务器程线程进入阻塞状态的情况,1、线程执行ServerSocket的accept()方法 2、线程从Socket的输入流读入数据，同客户端 3、线程从Socket的输出流写出数据，同客户端综上
4、，通过Socket的输入输出流来读写数据时，都可能进入阻塞状态。这种可能出现阻塞的输入输出操作称为阻塞I/O 与此对照，如果这种输入输出流读写操作不发生阻塞，则称为非阻塞I/O,4.1.2服务器多线程处理阻塞通信局限,创建ServerSocket,接收连接accept,委派任务给工作线程,等待任务,接收请求数据,发送响应数据,关闭连接,通信结束？,否,主线程,工作线程,红色标志步骤为可能阻塞，一旦阻塞，需要转让线程CPU使用权,4.1.2服务器多线程处理阻塞通信局限,局限： 每个线程分配独立的堆栈空间，线程调度、同步、死锁可能 很多时间浪费在阻塞IO操作上，线程切换频繁,非阻塞通信的基本思想,
5、一心多用 轮询while 处理流程 While(一直等待，直到有接收连接就绪事件、读就绪事件、写就绪事件发生)/阻塞 If(有客户连接)接收客户连接；/非阻塞 If(Socket输入流有可读数据)从输入流中读数据； /非阻塞 If(Socket输出流可写数据)向输出流中写数据； /非阻塞,Java.nio包中的主要类,以下支持阻塞和非阻塞通信的类 ServerSocketChannel:ServerSocket的替代类,支持阻塞与非阻塞通信SocketChannel:Socket的替代类，同上Selector：为ServerSocketChannel监控接收连接就绪事件，为SocketChan
6、nel监控连接就绪、读就绪、写就绪事件。,Java.nio包中的主要类,SelectionKey：代表ServerSocketChannel 和SocketChannel向Selector注册事件的句柄，当一个SelectionKey对象位于Selector对象的selected-keys集合中时，就表示与这个SelectionKey对象相关的事件发生了。,Java.nio包中的主要类,如何注册事件的呢？ ServerSocketChannel向Selector注册接收连接就绪事件的代码如下：注册事件过程 SelectionKey key = serverSocketChannel.regis
7、ter(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);,Java.nio包中的主要类,interface Channel,interface ByteChannel,SelectableChannel,ServerSocketChannel,SocketChannel,ServerSocketChannel和SocketChannel都是SelectableChannel的子类， SelectableChannel及其子类都能委托Selector来监控它们可能发生的一些事件，这个委托过程也称为注册事件过程,SelectionKey类静态常量事件类型,SelectionKe
8、y的一些静态常量表示事件类型 ServerSocketChannel只可能发生一种事件： SelectionKey.OP_ACCEPT：接收就绪事件，表示至少有一个客户连接，服务器可以接收连接。,SelectionKey类静态常量事件类型,SocketChannel可能发生三种事件：SelectionKey.OP_CONNECT：连接就绪事件，表示客户与服务器的连接已经成功建立了。 SelectionKey.OP_READ：读就绪事件，输入流中已有可读数据，可以执行读操作了 SelectionKey.OP_WRITE：写就绪事件，可以向输出流写数据了。,SocketChannel的接收和发送数
9、据方法,read(ByteBuffer buffer)：接收数据，并将数据存到参数指定的ByteBuffer中。 write(ByteBuffer buffer)：将参数指定的buffer中的数据发送出去。ByteBuffer表示字节缓冲区，两个方法都会操作它。继承于Buffer类。是特定的基本类型元素的线性、有限序列 ByteBuffer中存放的是字节，为转换为字符串，还需要用到Charset类，表示字符编码，提供了从字节流转换为字符串和字符串转换为字节流的方法。,缓冲区Buffer,数据输入输出往往是比较耗时的操作。缓冲区可以从两个方面提高IO操作的效率 减少实际的物理读写次数。 缓冲区在
10、创建时被分配内存，这块内存一直被重用，减少动态分配和回收的次数。 缓冲区属性： 容量(capacity)、限制(limit)、位置(position).对应的方法：clear()、flip()、rewind(),缓冲区Buffer,容量(capacity)：表示缓冲区可以保存多少数据 限制(limit)：表示缓冲区的当前终点，不能对缓冲区中超过极限的区域进行读写操作，是不应读取或写入的第一个元素的索引 位置(position)：是下一个要读取或写入的元素的索引,改变属性,clear()方法：清除此缓冲区。将位置设置为零，限制设置为该容量，并且丢弃标记。 在使用序列信道读取或 put 操作填充此
11、缓冲区之前调用此方法。例如： buf.clear(); / Prepare buffer for reading in.read(buf); / Read data 此方法不能实际擦除缓冲区中的数据，但从名称来看似乎能够擦除，因为它多数情况下确实是在擦除数据时使用的,改变属性,filp()方法：反转此缓冲区。首先对当前位置设置限制，然后将该位置设置为零。如果已定义了标记，则丢弃该标记。 在序列信道读取或 put 操作之后，调用此方法以做好序列信道写入或相对 get 操作。例如： buf.put(magic); / Prepend header in.read(buf); / Read data
12、 into rest of buffer buf.flip(); / Flip buffer out.write(buf); / Write header + data to channel,改变属性,rewind()方法：使缓冲区做好了重新读取已包含的数据的准备：它使限制保持不变，并将位置设置为零 。 重绕此缓冲区。将位置设置为零并丢弃标记。 在序列信道写入或 get 操作之前调用此方法（假定已经适当设置了限制）。例如： out.write(buf); / Write remaining databuf.rewind(); / Rewind buffer buf.get(array); /
13、Copy data into array,Bufferdemo,import java.io.FileInputStream; import java.io.FileOutputStream; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.FileChannel;,Bufferdemo,public class BufferDemo public static void main(String args) throws Exception. /分配一个非直接缓冲区 ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate
14、(100); /向缓冲区写入0到100的字节制 for(int i = 0; i 100; i+). byte b = (byte) (Math.random() * 100); bb.put(b); System.out.println(“写入文件前的缓冲区数据“); bb.flip(); while(bb.hasRemaining() System.out.print(bb.get() + “ “); System.out.println(“读取缓冲区数据完毕”);,Bufferdemo,/获取一个关联到文件buffer.txt的信道 FileChannel fc = new FileOu
15、tputStream(“buffer.txt“).getChannel(); /将缓冲区数据写到文件中 bb.flip(); fc.write(bb); /防止缓存 fc.force(true); /关闭信道 fc.close(); bb = null; fc = null;,Bufferdemo,/下面从文件中读取数据 fc = new FileInputStream(“buffer.txt“).getChannel(); ByteBuffer bb2 = ByteBuffer.allocate(int) fc.size(); fc.read(bb2); System.out.println
16、(“从文件读取的缓冲区数据“); bb2.flip(); while(bb2.hasRemaining() System.out.print(bb2.get() + “ “); System.out.println(); fc.close(); bb2 = null; fc = null; ,缓冲区Buffer的创建方法,Buffer类是一个抽象类，共有8个具体缓冲类，其中最基本的缓冲区是ByteBuffer，它存放的数据单元是字节。 ByteBuffer类并没有提供公开的构造方法，但是提供了两个获得ByteBuffer实例的静态工厂方法 allocate(int capacity):返回一个容量大小为capacity的缓冲区 directAllocate(int capacity):返回一个容量大小为capacity的直接缓冲区，开销相对大，只有当缓冲区较大并长期存在，或经常需要重用,
