絕大部分知識與實例來自O'REILLY的《Java網絡編程》（Java Network Programming,Fourth Edition,by Elliotte Rusty Harold(O'REILLY)）。
非阻塞I/O簡介
非阻塞I/O（NIO）是處理高并發的一種手段。在高并發的情況下，創建和回收線程以及在線程間切換的開銷變得不容忽視，此時就可以使用非阻塞I/O技術。這種技術的核心思想是每次選取一個準備好的連接，盡快地填充這個連接所能管理的盡可能多的數據，然后轉向下一個準備好的連接。
利用非阻塞I/O實現的客戶端
一般情況下，客戶端不會需要處理很高數量的并發連接。事實上，非阻塞I/O主要是為服務器設計的，但它也可以用在客戶端上。由于客戶端的設計相比服務器容易，因此下面先用客戶端來進行簡單演示。
首先介紹通道（channel）和緩沖區。非阻塞I/O中使用SocketChannel類創建連接。要獲取SocketChannel對象，需要將一個SocketAddress對象（通常會使用它的子類InetSocketAddress）傳入它的靜態工廠方法open()中。下面為一個示例：
SocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 19);
SocketChannel client = SocketChannel.open(address);
open()方法是阻塞的，因此這之后的代碼在連接建立之前不會執行。如果連接無法建立，會拋出一個IOException異常。
連接建立之后就需要獲取輸入和輸出。不同于傳統的getInputStream()與getOutputStream()，利用通道，你可以直接寫入通道本身。不是寫入字節數組，而是要寫入一個ByteBuffer對象。ByteBuffer對象通過ByteBuffer.allocate(int capacity)獲取，capacity為緩沖區大小，單位為字節：
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(74);
獲得ByteBuffer對象后，將其傳遞給SocketChannel對象的read()方法，SocketChannel對象會用從Socket讀取的數據填充這個緩沖區。read()方法返回成功讀取并儲存在緩沖區中的字節數。默認情況下，它會至少讀取一個字節，或者返回-1指示數據結束，沒有字節可用時阻塞。這與InputStream的行為大致相同。但如果設置成非阻塞模式，沒有字節可用時它會立即返回0，不會阻塞。
現在假定緩沖區內已經有了一些數據，之后就需要將它們提取出來?？梢允褂脗鹘y的方式，先將數據寫入一個字節數組，之后再寫入一個輸出流中。這里介紹一種完全基于通道的方法：利用Channels工具類將輸出流封裝到一個通道中：
WritableByteChannel out = Channels.newChannel(System.out);
上面的代碼將System.out封裝入一個通道中。這之后就可以進行輸出了。ByteBuffer對象在每次輸出之前，需要調用一下它的flip()方法，使得通道從開頭開始讀。在讀寫完畢后，還需要調用它的clear()方法，重置緩沖區的狀態。下面是進行一次數據輸出的代碼：
buffer.flip(); out.write(buffer); buffer.clear();
實例1：利用非阻塞I/O實現的CharGenerator（字符生成器）客戶端
服務器代碼：
public static void createCharGeneratorServer(){
try(ServerSocket server = new ServerSocket(19)){
while(true){
try(Socket connection = server.accept()){
OutputStream out = connection.getOutputStream();
int firstPrintableCharacter = 33;
int numberOfPrintableCharacter = 94;
int numberOfCharactersPerLine = 72;
int start = firstPrintableCharacter;
while(true){
for(int i = start ;
i < start + numberOfCharactersPerLine ; i++){
out.write
(firstPrintableCharacter + (i - firstPrintableCharacter) % numberOfPrintableCharacter);
}
out.write('\r');
out.write('\n');
start = firstPrintableCharacter + (start + 1 - firstPrintableCharacter) % numberOfPrintableCharacter;
}
}catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
客戶端代碼：
try {
SocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 19);
SocketChannel client = SocketChannel.open(address);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(74);
WritableByteChannel out = Channels.newChannel(System.out);
while(client.read(buffer) != -1){
buffer.flip();
out.write(buffer);
buffer.clear();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
輸出（無限循環）：
]^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEF
^_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFG
_`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGH
`abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHI
abcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJ
bcdefghijklmnopqrstuvwxyz{|}~!"#$%&'()*+,-./0123456789:;<=>?@ABCDEFGHIJK
啟用非阻塞模式
上面的程序和使用輸入/輸出流的傳統方式并沒有太大差別。不過，可以調用ServerSocket的configureBlocking(false)方法將其設置為非阻塞模式。這個模式下，如果沒有可用的數據，read()方法會立即返回，這讓客戶端可以去做其他事情。不過，由于read()方法在讀不到數據時會返回0，讀取數據的循環需要做一些改動：
while(true){
//這里可以寫每次循環都要做的事，無論有沒有讀到數據
int n = client.read(buffer);
if(n > 0){
buffer.flip();
out.write(buffer);
buffer.clear();
}else if (n == -1) {
//除非服務器故障，否則不會發生
break;
}
}
總結
以上就是本文關于Java 非阻塞I/O使用方法的全部內容，希望對大家有所幫助。歡迎各位參閱：Java網絡編程基礎篇之單向通信， Java使用代理進行網絡連接方法示例等，有什么問題可以隨時留言，小編會及時回復大家。感謝大家對本站的支持！
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