用NIO實現http協議
先來看一下本篇博文的目錄：
一：簡介Nio
二：Nio的好處
三：關於http協議
四：代碼實現
五：總結
一：簡介Nio
我們都知道io流，那麽NIO是什麽呢？本篇博文將會帶你一探NIO，NIO的全稱叫做New IO，顧名思義也就是全新的IO流，從Java Api 1.4版本開始發行的，nio提供了完全不同的工作體制，java nio的IO模型是同步非阻塞,也就是當用戶發起一個IO操作後，邊可等待邊可返回，但是需要進程不斷的詢問是否傳輸完畢，這就引入了不必要的cpu浪費，但是總體它的效率是要高於IO的，它主要有三大核心組件：
- Channels
- Buffers
- Selectors
channel你可以理解為一個通道，就相當於數據傳輸的管道，你可以如此抽象的理解。Buffers是一個緩存區，數據可以通過管道到緩沖區，也可以通讀緩沖區到channel，Nio的主要實現類為FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel，BUffer的主要實現類為，從中可以看出包含了java的很多基本類型數據，Byte、char、double、Folat、int、long等，ByteBuffer,CharBuffer,DoubleBuffer,FloatBuffer,IntBuffer,LongBuffer，ShortBuffer。而Selector是Nio最關鍵的一個部分，Selector 允許單線程處理多個 Channel,如果你的應用打開了多個連接（通道），但每個連接的流量都很低，使用 Selector 就能極大的提升效率。要使用 Selector，得向 Selector 註冊 Channel，然後調用它的 select()方法。這個方法會一直阻塞到某個註冊的通道有事件就緒。一旦這個方法返回，線程就可以處理這些事件，事件的例子有如新連接進來，數據接收等
二：nio的好處
傳統的socket IO中，需要為每個連接創建一個線程，當並發的連接數量非常巨大時，線程所占用的棧內存和CPU線程上下文切換的開銷將非常巨大。使用NIO，不再需要為每個線程創建單獨的線程，可以用一個含有限數量線程的線程池，甚至一個線程來為任意數量的連接服務。由於線程數量小於連接數量，所以每個線程進行IO操作時就不能阻塞，如果阻塞的話，有些連接就得不到處理，NIO提供了這種非阻塞的能力。當有任務進程來，可以實現通道註冊到Selector上，一個Slector可以管理多個線程，這樣就避免了線程的上下文切換，避免了資源的浪費，大大的提升了效率。
三：關於http協議
http從1990年開始，目前已經經歷3代，最近使用的http1.1，https其實就是實際上的http1.2,當然本篇主要關註的還是http1.1，http協議，我們每天用到的非常多，它是基於服務器和客戶端模式的，它在應用層解析內容的，它有點類似於我們的電報，比如在發送之前需要加密報文，發送到目的地需要解析報文，對應的我們網站，其實每次我們點一下鏈接進行請求就是進行了一次http的request操作，這是對於客戶端而言的，這一過程就將會攜帶有你請求的地址、host主機名、用戶的狀態，sessionid、cookie等信息（具體我們可以用程序來實現），然後發送到服務器，服務器進行解析，然後給我們返回。學習http協議，我們要記得以下兩點：
1.無連接：無連接的含義是限制每次連接只處理一個請求。服務器處理完客戶的請求，並收到客戶的應答後，即斷開連接。采用這種方式可以節省傳輸時間。
2.無狀態：HTTP協議是無狀態協議。無狀態是指協議對於事務處理沒有記憶能力。缺少狀態意味著如果後續處理需要前面的信息，則它必須重傳，這樣可能導致每次連接傳送的數據量增大。另一方面，在服務器不需要先前信息時它的應答就較快
四：代碼實現
import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.util.Iterator; public class Server { public static void main(String[] args) throws IOException { ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();//監聽新進來的 TCP連接的通道，打開 ServerSocketChannel ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));//綁定8080端口 ssc.configureBlocking(false);//設置非阻塞模式 Selector selector = Selector.open();//創建選擇器 SelectionKey selectionKey = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);//給選擇器註冊通道 //selectionKey：代表了註冊到該 Selector 的通道 while (true) { //監聽新進來的連接 int select = selector.select(2000); if (select==0) { //如果選擇的通道為0，最長會阻塞 timeout毫秒 System.out.println("等待請求超時......"); continue; } System.out.println("開始處理請求....."); Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator();//叠代器 while (keyIter.hasNext()) { SelectionKey key = keyIter.next(); new Thread(new HttpHandler(key)).run(); keyIter.remove(); } } } }
package com.wyq.NioToHttp;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.nio.charset.Charset;
/**
* Http處理器器
* @author Yiron
*
*/
public class HttpHandler implements Runnable{
private int buffersize= 1024;//設置緩沖區大小
private String localCharSet="UTF-8"; //設置編碼格式
private SelectionKey key;//註冊號的通道
public HttpHandler(SelectionKey key) {//把選擇鍵構造進去
this.key = key;
}
public void handleAccept() throws IOException{
SocketChannel socketChannel=((ServerSocketChannel)key.channel()).accept();
socketChannel.configureBlocking(false);//設置非阻塞模式
socketChannel.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ,ByteBuffer.allocate(buffersize));
//buffer分配一個緩沖區 大小為1024
}
public void handleRead() {
SocketChannel sc=(SocketChannel)key.channel();// SocketChannel 是一個連接到 TCP 網絡套接字的通道
ByteBuffer buffer=(ByteBuffer)key.attachment();//從 SocketChannel讀取到的數據將會放到這個 buffer中
buffer.clear();
try {
if((sc.read(buffer))!=-1) {
buffer.flip();//flip方法將Buffer從寫模式切換到讀模式
String receive = Charset.forName(localCharSet).newDecoder().decode(buffer).toString();
//將此 charset 中的字節解碼成 Unicode 字符
String[] requestMessage = receive.split("\r\n");//接受請求的信息
for (String message : requestMessage) {
if (message.isEmpty()) {//如果是空行說明信息已經結束了
break;
}
}
//控制臺打印
String[] firsetLine = requestMessage[0].split(" ");
System.out.println("----控制臺輸出：-------");
System.out.println("Method:t"+firsetLine[0]);
System.out.println("url是:\t"+firsetLine[1]);
System.out.println("Httpversion是:\t"+firsetLine[2]);
System.out.println("-----輸出結束-------------");
//返回客戶端
StringBuilder sendStr = new StringBuilder();
sendStr.append("Http/1.1 200 Ok\r\n");
sendStr.append("Content-Type:text/html;charset="+localCharSet+"\r\n");
sendStr.append("\r\n");
sendStr.append("<html><head><title>顯示報文</title></head><body>");
sendStr.append("接受到請求的報文是：+<br>");
for (String s : requestMessage) {
sendStr.append(s+"<br/>");
}
sendStr.append("</body></html>");
buffer=ByteBuffer.wrap(sendStr.toString().getBytes(localCharSet));
sc.write(buffer);
sc.close();
}else {
sc.close();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void run() {
try {
if (key.isAcceptable()) {//接受
handleAccept();
}
if (key.isReadable()) {//開始讀
handleRead();
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
打印控制臺，輸出如下：
開始處理請求.....
----控制臺輸出：-------
Method:tGET
url是: /
Httpversion是: HTTP/1.1
因為我們綁定了8080端口，這裏進行請求，看瀏覽器會打印出相關的http信息，具體如下：
從中可以看出很多信息，比如我們的請求方式為：Get，主機為：localhost，端口為8080,連接狀態：存活，接收的語言：中文-英文，cookile信息等等，這代表了我們請求的
頭信息，將會把這些內容發送給瀏覽器。這就是http協議在request請求前組織的報文，從中我們可以一探http的究竟，這對我們理解客戶端-服務器模式更加深刻。有助於我們
對於web網站的開發。
五：總結
本篇博文的主要思想是學習nio的使用方式，並且能夠理解http協議，其具體的包含信息的細節，理解nio的好處，關於對同步阻塞模式的理解，如果去通過nio實現http協議，雖然nio在實際中使用的機會並不多，但是還是有助我們加深對管道流的理解，io的實現方式，記得我有次面試的時候，被問到Nio、BiO的區別，當時是很蒙圈的，因為不知道java中還有這麽多的流處理方式。我們需要學習關於單選擇器處理多線程的方式，還有去思考關於線程效率的問題，這都對我們大有裨益。
用NIO實現http協議