多路复用I/O

套接字通道

在套接字通道方面的改进是提供了对非阻塞I/O和多路复用I/O的支持。传统的流的I/O操作是阻塞式的。在进行I/O操作的时候，线程会处于阻塞状态等待操作完成。NIO中引入了非阻塞I/O的支持，不过只限于套接字I/O操作。所有继承自SelectableChannel的通道类都可以通过configureBlocking方法来设置是否采用非阻塞模式。在非阻塞模式下，程序可以在适当的时候查询是否有数据可供读取。一般是通过定期的轮询来实现的。

多路复用I/O是一种新的I/O编程模型。传统的套接字服务器的处理方式是对于每一个客户端套接字连接，都新创建一个线程来进行处理。创建线程是很耗时的操作，而有的实现会采用线程池。不过一个请求一个线程的处理模型并不是很理想。原因在于耗费时间创建的线程，在大部分时间可能处于等待的状态。而多路复用I/O的基本做法是由一个线程来管理多个套接字连接。该线程会负责根据连接的状态，来进行相应的处理。多路复用I/O依靠操作系统提供的select或相似系统调用的支持，选择那些已经就绪的套接字连接来处理。可以把多个非阻塞I/O通道注册在某个Selector上，并声明所感兴趣的操作类型。每次调用Selector的select方法，就可以选择到某些感兴趣的操作已经就绪的通道的集合，从而可以进行相应的处理。如果要执行的处理比较复杂，可以把处理转发给其它的线程来执行。

下面是一个简单的使用多路复用I/O的服务器实现。当有客户端连接上的时候，服务器会返回一个Hello World作为响应。

private static class IOWorker implements Runnable {     public void run() {         try {             Selector selector = Selector.open();             ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open();             channel.configureBlocking(false);             ServerSocket socket = channel.socket();             socket.bind(new InetSocketAddress("localhost", 10800));             channel.register(selector, channel.validOps());             while (true) {                 selector.select();                 Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    iterator.remove();
                    if (!key.isValid()) {
                        continue;
                    }
                    if (key.isAcceptable()) {
                        ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
                        SocketChannel sc = ssc.accept();
                        sc.configureBlocking(false);
                        sc.register(selector, sc.validOps()); 
                    }
                    if (key.isWritable()) {
                        SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel();
                        Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
                        CharsetEncoder encoder = charset.newEncoder();
                        CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(32);
                        charBuffer.put("Hello World");
                        charBuffer.flip();
                        ByteBuffer content = encoder.encode(charBuffer);
                        client.write(content);
                        key.cancel();
                    }
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

上面的代码给出的只是非常简单的示例程序，只是展示了多路复用I/O的基本使用方式。在开发复杂网络应用程序的时候，使用一些Java NIO网络应用框架会让你事半功倍。目前来说最流行的两个框架是Apache MINA和Netty。在使用了Netty之后，Twitter的搜索功能速度提升达到了3倍之多。网络应用开发人员都可以使用这两个开源的优秀框架。