Java NIO非堵塞應用通常適用用在I/O讀寫等方面，我們知道，系統運行的性能瓶頸通常在I/O讀寫，包括對端口和文件的操作上，過去，在打開一個I/O通道後，read()將一直等待在端口一邊讀取字節內容，如果沒有內容進來，read()也是傻傻的等，這會影響我們程序繼續做其他事情，那麼改進做法就是開設線程，讓線程去等待，但是這樣做也是相當耗費資源的。
Java NIO非堵塞技術實際是采取Reactor模式，或者說是Observer模式為我們監察I/O端口，如果有內容進來，會自動通知我們，這樣，我們就不必開啟多個線程死等，從外界看，實現了流暢的I/O讀寫，不堵塞了。
Java NIO出現不只是一個技術性能的提高，你會發現網絡上到處在介紹它，因為它具有裡程碑意義，從JDK1.4開始，Java開始提高性能相關的功能，從而使得Java在底層或者並行分布式計算等操作上已經可以和C或Perl等語言並駕齊驅。
如果你至今還是在懷疑Java的性能，說明你的思想和觀念已經完全落伍了，Java一兩年就應該用新的名詞來定義。從JDK1.5開始又要提供關於線程、並發等新性能的支持，Java應用在游戲等適時領域方面的機會已經成熟，Java在穩定自己中間件地位後，開始蠶食傳統C的領域。
本文主要簡單介紹NIO的基本原理，在下一篇文章中，將結合Reactor模式和著名線程大師Doug Lea的一篇文章深入討論。
NIO主要原理和適用。
NIO 有一個主要的類Selector,這個類似一個觀察者，只要我們把需要探知的socketchannel告訴Selector,我們接著做別的事情，當有事件發生時，他會通知我們，傳回一組SelectionKey,我們讀取這些Key,就會獲得我們剛剛注冊過的socketchannel,然後，我們從這個Channel中讀取數據，放心，包准能夠讀到，接著我們可以處理這些數據。
Selector內部原理實際是在做一個對所注冊的channel的輪詢訪問，不斷的輪詢(目前就這一個算法)，一旦輪詢到一個channel有所注冊的事情發生，比如數據來了，他就會站起來報告，交出一把鑰匙，讓我們通過這把鑰匙來讀取這個channel的內容。
了解了這個基本原理，我們結合代碼看看使用，在使用上，也在分兩個方向，一個是線程處理，一個是用非線程，後者比較簡單，看下面代碼：
import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.*;
import java.net.*;
import java.util.*;
/**
*
* @author Administrator
* @version
*/
public class NBTest {
/** Creates new NBTest */
public NBTest()
{
}
public void startServer() throws Exception
{
int channels = 0;
int nKeys = 0;
int currentSelector = 0;
//使用Selector
Selector selector = Selector.open();
//建立Channel 並綁定到9000端口
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
ssc.socket().bind(address);
//使設定non-blocking的方式。
ssc.configureBlocking(false);
//向Selector注冊Channel及我們有興趣的事件
SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
printKeyInfo(s);
while(true) //不斷的輪詢
{
debug("NBTest: Starting select");
//Selector通過select方法通知我們我們感興趣的事件發生了。
nKeys = selector.select();
//如果有我們注冊的事情發生了，它的傳回值就會大於0
if(nKeys > 0)
{
debug("NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys);
//Selector傳回一組SelectionKeys
//我們從這些key中的channel()方法中取得我們剛剛注冊的channel。
Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator i = selectedKeys.iterator();
while(i.hasNext())
{
s = (SelectionKey) i.next();
printKeyInfo(s);
debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());
//一個key被處理完成後，就都被從就緒關鍵字（ready keys）列表中除去
i.remove();
if(s.isAcceptable())
{
// 從channel()中取得我們剛剛注冊的channel。
Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
SocketChannel sc = socket.getChannel();
sc.configureBlocking(false);
sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ |SelectionKey.OP_WRITE);
System.out.println(++channels);
}
else
{
debug("NBTest: Channel not acceptable");
}
}
}
else
{
debug("NBTest: Select finished without any keys.");
}
}
}
private static void debug(String s)
{
System.out.println(s);
}
private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
{
String s = new String();
s = "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
s += ", Read: " + sk.isReadable();
s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
s += ", Valid: " + sk.isValid();
s += ", Ops: " + sk.interestOps();
debug(s);
}
/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main (String args[])
{
NBTest nbTest = new NBTest();
try
{
nbTest.startServer();
}
catch(Exception e)
{
e.printStackTrace();
}
}
}
這是一個守候在端口9000的noblock server例子，如果我們編制一個客戶端程序，就可以對它進行互動操作，或者使用telnet 主機名 90000 可以鏈接上。
當前分布式計算 Web Services盛行天下，這些網絡服務的底層都離不開對socket的操作。他們都有一個共同的結構：
1. Read request
2. Decode request
3. Process service
4. Encode reply
5. Send reply
經典的網絡服務的設計如下圖，在每個線程中完成對數據的處理：
java模式之Reactor - chengyifei1987mo - 適宜的位置
但這種模式在用戶負載增加時，性能將下降非常的快。我們需要重新尋找一個新的方案，保持數據處理的流暢，很顯然，事件觸發機制是最好的解決辦法，當有事件發生時，會觸動handler,然後開始數據的處理。
Reactor模式類似於AWT中的Event處理：
java模式之Reactor - chengyifei1987mo - 適宜的位置
Reactor模式參與者
1.Reactor 負責響應IO事件，一旦發生，廣播發送給相應的Handler去處理,這類似於AWT的thread
2.Handler 是負責非堵塞行為，類似於AWT ActionListeners；同時負責將handlers與event事件綁定，類似於AWT addActionListener
如圖：
java模式之Reactor - chengyifei1987mo - 適宜的位置
Java的NIO為reactor模式提供了實現的基礎機制，它的Selector當發現某個channel有數據時，會通過SlectorKey來告知我們，在此我們實現事件和handler的綁定。
我們來看看Reactor模式代碼:
public class Reactor implements Runnable{
final Selector selector;
final ServerSocketChannel serverSocket;
Reactor(int port) throws IOException {
selector = Selector.open();
serverSocket = ServerSocketChannel.open();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),port);
serverSocket.socket().bind(address);
serverSocket.configureBlocking(false);
//向selector注冊該channel
SelectionKey sk =serverSocket.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
logger.debug("-->Start serverSocket.register!");
//利用sk的attache功能綁定Acceptor 如果有事情，觸發Acceptor
sk.attach(new Acceptor());
logger.debug("-->attach(new Acceptor()!");
}
public void run() { // normally in a new Thread
try {
while (!Thread.interrupted())
{
selector.select();
Set selected = selector.selectedKeys();
Iterator it = selected.iterator();
//Selector如果發現channel有OP_ACCEPT或READ事件發生，下列遍歷就會進行。
while (it.hasNext())
//來一個事件 第一次觸發一個accepter線程
//以後觸發SocketReadHandler
dispatch((SelectionKey)(it.next()));
selected.clear();
}
}catch (IOException ex) {
logger.debug("reactor stop!"+ex);
}
}
//運行Acceptor或SocketReadHandler
void dispatch(SelectionKey k) {
Runnable r = (Runnable)(k.attachment());
if (r != null){
// r.run();
}
}
class Acceptor implements Runnable { // inner
public void run() {
try {
logger.debug("-->ready for accept!");
SocketChannel c = serverSocket.accept();
if (c != null)
//調用Handler來處理channel
new SocketReadHandler(selector, c);
}
catch(IOException ex) {
logger.debug("accept stop!"+ex);
}
}
}
}
以上代碼中巧妙使用了SocketChannel的attach功能，將Hanlder和可能會發生事件的channel鏈接在一起，當發生事件時，可以立即觸發相應鏈接的Handler。
再看看Handler代碼:
public class SocketReadHandler implements Runnable {
public static Logger logger = Logger.getLogger(SocketReadHandler.class);
private Test test=new Test();
final SocketChannel socket;
final SelectionKey sk;
static final int READING = 0, SENDING = 1;
int state = READING;
public SocketReadHandler(Selector sel, SocketChannel c)
throws IOException {
socket = c;
socket.configureBlocking(false);
sk = socket.register(sel, 0);
//將SelectionKey綁定為本Handler 下一步有事件觸發時，將調用本類的run方法。
//參看dispatch(SelectionKey k)
sk.attach(this);
//同時將SelectionKey標記為可讀，以便讀取。
sk.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
sel.wakeup();
}
public void run() {
try{
// test.read(socket,input);
readRequest() ;
}catch(Exception ex){
logger.debug("readRequest error"+ex);
}
}
/**
* 處理讀取data
* @param key
* @throws Exception
*/
private void readRequest() throws Exception {
ByteBuffer input = ByteBuffer.allocate(1024);
input.clear();
try{
int bytesRead = socket.read(input);
......
//激活線程池 處理這些request
requestHandle(new Request(socket,btt));
.....
}catch(Exception e) {
}
}
注意在Handler裡面又執行了一次attach，這樣，覆蓋前面的Acceptor，下次該Handler又有READ事件發生時，將直接觸發Handler.從而開始了數據的讀 處理 寫 發出等流程處理。
將數據讀出後，可以將這些數據處理線程做成一個線程池，這樣，數據讀出後，立即扔到線程池中，這樣加速處理速度：
java模式之Reactor - chengyifei1987mo - 適宜的位置
更進一步，我們可以使用多個Selector分別處理連接和讀事件。
一個高性能的Java網絡服務機制就要形成，激動人心的集群並行計算即將實現。
