java 异步编程
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发布时间：2022-04-23 06:06
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时间：2022-04-15 00:02
用异步输入输出流编写Socket进程通信程序
在Merlin中加入了用于实现异步输入输出机制的应用程序接口包：java.nio（新的输入输出包，定义了很多基本类型缓冲(Buffer)），java.nio.channels(通道及选择器等，用于异步输入输出)，java.nio.charset（字符的编码解码）。通道(Channel)首先在选择器(Selector)中注册自己感兴趣的事件，当相应的事件发生时，选择器便通过选择键(SelectionKey)通知已注册的通道。然后通道将需要处理的信息，通过缓冲（Buffer）打包，编码/解码,完成输入输出控制。
通道介绍：
这里主要介绍ServerSocketChannel和 SocketChannel.它们都是可选择的(selectable)通道，分别可以工作在同步和异步两种方式下（注意，这里的可选择不是指可以选择两种工作方式，而是指可以有选择的注册自己感兴趣的事件）。可以用channel.configureBlocking(Boolean )来设置其工作方式。与以前版本的API相比较，ServerSocketChannel就相当于ServerSocket(ServerSocketChannel封装了ServerSocket),而SocketChannel就相当于Socket（SocketChannel封装了Socket）。当通道工作在同步方式时，编程方法与以前的基本相似，这里主要介绍异步工作方式。
所谓异步输入输出机制，是指在进行输入输出处理时，不必等到输入输出处理完毕才返回。所以异步的同义语是非阻塞（None Blocking）。在服务器端，ServerSocketChannel通过静态函数open()返回一个实例serverChl。然后该通道调用serverChl.socket().bind()绑定到服务器某端口，并调用register（Selector sel, SelectionKey.OP_ACCEPT）注册OP_ACCEPT事件到一个选择器中（ServerSocketChannel只可以注册OP_ACCEPT事件）。当有客户请求连接时，选择器就会通知该通道有客户连接请求，就可以进行相应的输入输出控制了；在客户端，clientChl实例注册自己感兴趣的事件后（可以是OP_CONNECT,OP_READ,OP_WRITE的组合），调用clientChl.connect(InetSocketAddress )连接服务器然后进行相应处理。注意，这里的连接是异步的，即会立即返回而继续执行后面的代码。
选择器和选择键介绍：
选择器（Selector）的作用是：将通道感兴趣的事件放入队列中，而不是马上提交给应用程序，等已注册的通道自己来请求处理这些事件。换句话说，就是选择器将会随时报告已经准备好了的通道，而且是按照先进先出的顺序。那么，选择器是通过什么来报告的呢？选择键(SelectionKey)。选择键的作用就是表明哪个通道已经做好了准备，准备干什么。你也许马上会想到，那一定是已注册的通道感兴趣的事件。不错，例如对于服务器端serverChl来说，可以调用key.isAcceptable()来通知serverChl有客户端连接请求。相应的函数还有：SelectionKey.isReadable(),SelectionKey.isWritable()。一般的，在一个循环中轮询感兴趣的事件（具体可参照下面的代码）。如果选择器中尚无通道已注册事件发生，调用Selector.select()将阻塞，直到有事件发生为止。另外，可以调用selectNow()或者select(long timeout)。前者立即返回，没有事件时返回0值；后者等待timeout时间后返回。一个选择器最多可以同时被63个通道一起注册使用。
应用实例：
下面是用异步输入输出机制实现的客户/服务器实例程序――程序清单1（限于篇幅，只给出了服务器端实现，读者可以参照着实现客户端代码）：
程序类图
public class NBlockingServer {
int port = 8000;
int BUFFERSIZE = 1024;
Selector selector = null;
ServerSocketChannel serverChannel = null;
HashMap clientChannelMap = null;//用来存放每一个客户连接对应的套接字和通道
public NBlockingServer( int port ) {
this.clientChannelMap = new HashMap();
this.port = port;
}
public void initialize() throws IOException {
//初始化，分别实例化一个选择器，一个服务器端可选择通道
this.selector = Selector.open();
this.serverChannel = ServerSocketChannel.open();
this.serverChannel.configureBlocking(false);
InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost();
InetSocketAddress isa = new InetSocketAddress(localhost, this.port );
this.serverChannel.socket().bind(isa);//将该套接字绑定到服务器某一可用端口
}
//结束时释放资源
public void finalize() throws IOException {
this.serverChannel.close();
this.selector.close();
}
//将读入字节缓冲的信息解码
public String decode( ByteBuffer byteBuffer ) throws
CharacterCodingException {
Charset charset = Charset.forName( "ISO-8859-1" );
CharsetDecoder decoder = charset.newDecoder();
CharBuffer charBuffer = decoder.decode( byteBuffer );
String result = charBuffer.toString();
return result;
}
//监听端口，当通道准备好时进行相应操作
public void portListening() throws IOException, InterruptedException {
//服务器端通道注册OP_ACCEPT事件
SelectionKey acceptKey =this.serverChannel.register( this.selector,
SelectionKey.OP_ACCEPT );
//当有已注册的事件发生时,select()返回值将大于0
while (acceptKey.selector().select() > 0 ) {
System.out.println("event happened");
//取得所有已经准备好的所有选择键
Set readyKeys = this.selector.selectedKeys();
//使用迭代器对选择键进行轮询
Iterator i = readyKeys.iterator();
while (i
else if ( key.isReadable() ) {//如果是通道读准备好事件
System.out.println("Readable");
//取得选择键对应的通道和套接字
SelectableChannel nextReady =
(SelectableChannel) key.channel();
Socket socket = (Socket) key.attachment();
//处理该事件，处理方法已封装在类ClientChInstance中
this.readFromChannel( socket.getChannel(),
(ClientChInstance)
this.clientChannelMap.get( socket ) );
}
else if ( key.isWritable() ) {//如果是通道写准备好事件
System.out.println("writeable");
//取得套接字后处理，方法同上
Socket socket = (Socket) key.attachment();
SocketChannel channel = (SocketChannel)
socket.getChannel();
this.writeToChannel( channel,"This is from server!");
}
}
}
}
//对通道的写操作
public void writeToChannel( SocketChannel channel, String message )
throws IOException {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap( message.getBytes() );
int nbytes = channel.write( buf );
}
//对通道的读操作
public void readFromChannel( SocketChannel channel, ClientChInstance clientInstance )
throws IOException, InterruptedException {
ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate( BUFFERSIZE );
int nbytes = channel.read( byteBuffer );
byteBuffer.flip();
String result = this.decode( byteBuffer );
//当客户端发出”@exit”退出命令时，关闭其通道
if ( result.indexOf( "@exit" ) >= 0 ) {
channel.close();
}
else {
clientInstance.append( result.toString() );
//读入一行完毕，执行相应操作
if ( result.indexOf( "\n" ) >= 0 ){
System.out.println("client input"+result);
clientInstance.execute();
}
}
}
//该类封装了怎样对客户端的通道进行操作，具体实现可以通过重载execute()方法
public class ClientChInstance {
SocketChannel channel;
StringBuffer buffer=new StringBuffer();
public ClientChInstance( SocketChannel channel ) {
this.channel = channel;
}
public void execute() throws IOException {
String message = "This is response after reading from channel!";
writeToChannel( this.channel, message );
buffer = new StringBuffer();
}
//当一行没有结束时，将当前字窜置于缓冲尾
public void append( String values ) {
buffer.append( values );
}
}
//主程序
public static void main( String[] args ) {
NBlockingServer nbServer = new NBlockingServer(8000);
try {
nbServer.initialize();
} catch ( Exception e ) {
e.printStackTrace();
System.exit( -1 );
}
try {
nbServer.portListening();
}
catch ( Exception e ) {
e.printStackTrace();
}
}
}
程序清单1
小结：
从以上程序段可以看出，服务器端没有引入多余线程就完成了多客户的客户/服务器模式。该程序中使用了回调模式(CALLBACK)。需要注意的是，请不要将原来的输入输出包与新加入的输入输出包混用，因为出于一些原因的考虑，这两个包并不兼容。即使用通道时请使用缓冲完成输入输出控制。该程序在Windows2000,J2SE1.4下，用telnet测试成功。
参考资料：http://www.itlove.net/Article/203/207/457/2005/20051114369.html
热心网友
时间：2022-04-15 01:20
io吗
