javaNIO對於多路複用io（同步非阻塞io）的實現

package test;

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.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public
 
 class NioPractice {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub

        //開啟一個ServerSocketChannel在埠8080監聽
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
        
 
//開啟一個多路複用器，可以實現用一個執行緒監控所有IO連線的IO就緒事件
        
        Selector selector=Selector.open();
        //將severSocketChannel註冊到多路複用器上，並宣告關注其accept就緒事件
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        
        while(selector.select()!=0) {
            Iterator<SelectionKey> iterator=selector.selectedKeys().iterator();
            
 
while(iterator.hasNext()) {
                SelectionKey key=iterator.next();
                if(key.isReadable()) {
                    //將Channel裡的資料讀出，當有大量資料需要讀取時，導致監控執行緒一直為這個io服務，
                    //因此可以專門開一個執行緒池來對io讀寫處理（不由監控執行緒來處理，由新開的執行緒池來處理，所以監控執行緒可以去處理別的就緒事件）
                }
                if(key.isWritable()) {
                    
                }
                if(key.isAcceptable()) {
                    //統一由selector多路複用器來監聽，當socketChannel為非阻塞時，省去了單獨判斷它是否成功接受連線
                    SocketChannel socketChannel=serverSocketChannel.accept();
                    //將socketChannel註冊到多路複用器上，並宣告關注其read事件
                    serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                    
                    
                    
                }
                iterator.remove();
                
            }
        }
        
        
    }

}

基於 Java NIO 的事件分離模式

採用 Java NIO 技術實現的典型的兩種高效、應用廣泛的事件分離模式：一個是反應器（Reactor）模式，一個是前攝器（Proactor）模式。

 同步非阻塞io

反應器（Reactor）模式目的是使伺服器具有併發處理服務請求的能力。伺服器首先註冊多個事件處理器（Event Handler），事件分離器（Event Demultiplexer）負責接收一個或者多個客戶端發來的請求，並將事件分發到對應的事件處理器上。

一個典型的讀操作的過程是：

1)  伺服器程式註冊 Accept 事件，事件分離器等待客戶端的連線請求；

2)  客戶端請求到來後，將連線事件分發到 Acceptor 事件處理器中，建立連線。

3)  連線建立完成後伺服器程式再註冊一個讀操作事件。事件分離器繼續等待事件發生；

4)  當讀操作在對應的連線上就緒後，事 件分離器分發事件到對應的Read Handler 事件處理器中基於同步 I/O 進行阻塞讀取；

5)  讀取完成後再根據業務需要做進一步處理。 整個過程是由伺服器感興趣的事件觸發的，因此形象的叫做反應器模式。

 非同步非阻塞io

前攝器（Proactor）模式也是一種事件分離模式，與 Reactor 不同的是基於非同步 I/O 的，實現了真正的無阻塞非同步的 I/O 操作。前攝器模式同樣是分離事件給對應的事件處理器，然而這裡的事件不再是就緒事件，如就緒讀或者就緒寫，而是非同步操作的完成事件。

一個典型的讀操作處理過程如下：

1)  伺服器程式註冊 Accept 事件，事件分離器等待客戶端的連線請求；

2)  客戶端請求到來後，將連線事件分發到 Acceptor 事件處理器中，建立連線。

3)  連線建立完成後伺服器程式再註冊一個讀操作完成事件。事件分離器繼續讀操作完成事件的發生；

4)  當讀操作在對應的連線上就緒後，由作業系統觸發一個非同步讀取操作，等讀取完成後，會將讀取內容放在使用者指定的緩衝區，並通知應用程式事件完成。

5)  事件分離器接收到完成事件後，將事件分發到 ReadHandler 事件處理器中直接從指定緩衝區中取出資料，而不需要進行實際的 I/O 操作。

6)  緩衝區資料取出後再根據不同的業務做進一步的處理

典型的非同步模式實現，都建立在作業系統支援非同步 API 的基礎之上，這種實現稱為系統級非同步，因為應用程式完全依賴作業系統執行真正的 I/O 工作 

這兩個模式都使用了事件驅動模型：一個是在資料準備好時通知事件處理器去進行io處理，一個 是在已經完成了io處理後通知事件處理器進行業務處理

事件驅動模型圖

使用JavaAIO對檔案進行非同步讀寫的實現如下：

package test;

import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;
import java.nio.channels.CompletionHandler;
import java.nio.file.Files;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.nio.file.StandardOpenOption;

public class AIOtest1 {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // TODO Auto-generated method stub
        Path path = Paths.get("test-write.txt");
        if(!Files.exists(path)){
            Files.createFile(path);
        }
        AsynchronousFileChannel fileChannel = 
            AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.WRITE);

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        long position = 0;

        buffer.put("test data".getBytes());
        buffer.flip();
        
        fileChannel.write(buffer, position, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {

            @Override
            public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
                System.out.println("bytes written: " + result);
            }

            @Override
            public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
                System.out.println("Write failed");
                exc.printStackTrace();
            }
        });

    }

}

參考：

論文：基於Netty的高可服務訊息中介軟體的研究與實現_崔曉旻

部落格：Java進階知識點5：服務端高併發的基石 - NIO與Reactor模式以及AIO與Proactor模式

Java NIO AsynchronousFileChannel