运用异步输入输出流编写Socket进程通信

ห้องสมุดไป่ตู้
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.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey)i.next(); i.remove();//删除当前将要处理的选择键 if ( key.isAcceptable() ) {//如果是有客户端连接请求 System.out.println("more client connect in!"); ServerSocketChannel nextReady = (ServerSocketChannel)key.channel();
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
BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream())); //进行输入输出控制 ....... 以上代码段只是用同步机制编写Socket进程通信的一个框架，实际上要 考虑的问题要复杂的多（有兴趣的读者可以参考我的一篇文章 《Internet 实时通信系统设计与实现》）。将这样一个框架列出来， 只是为了与用异步机制实现的Socket进程通信进行比较。下面将介绍使 用异步机制的程序设计。 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。
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();
摘要：代码号为”Merlin”的J2SE1.4带来了一些激动人心的新特性,诸 如对正则表达式的支持,异步输入输出流,通道(Channel),字符集等.虽 然该版本还处在测试阶段,但这些新特性早已让开发人员们跃跃欲试.在 Merlin发布之前,异步输入输出流的应用还只是C,C++程序员的特殊武 器;在Merlin中引入异步输入输出机制之后,Java程序员也可以利用它完 成很多简洁却是高质量的代码了.本文将介绍怎样使用异步输入输出流 来编写Socket进程通信程序. 同步？异步输入输出机制的引入 在Merlin之前,编写Socket程序是比较繁琐的工作.因为输入输出都必须 同步.这样,对于多客户端客户/服务器模式,不得不使用多线程.即为每 个连接的客户都分配一个线程来处理输入输出.由此而带来的问题是可 想而知的.程序员不得不为了避免死锁,线程安全等问题,进行大量的编 码和测试.很多人都在抱怨为什么不在Java中引入异步输入输出机制.比 较官方的解释是,任何一种应用程序接口的引入,都必须兼容任何操作平 台.因为Java是跨平台的.而当时支持异步输入输出机制的操作平台显然 不可能是全部.自Java 2 Platform以后,分离出J2SE,J2ME,J2EE三种不 同类型的应用程序接口,以适应不同的应用开发.Java标准的制订者们意 识到了这个问题,并且支持异步输入输出机制的操作平台在当今操作平 台中处于主流地位.于是,Jdk(J2SE) 的第五次发布中引入了异步输入输 出机制. 以前的Socket进程通信程序设计中,一般客户端和服务器端程序设计如 下： 服务器端： //服务器端监听线程 while (true) { ............. Socket clientSocket; clientSocket = socket.accept(); //取得客户请求Socket，如果没 有//客户请求连接，线程在此处阻塞 //用取得的Socket构造输入输出流 PrintStream os = new PrintStream(new BufferedOutputStream(clientSocket.getOutputStream(), 1024), false); BufferedReader is = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream())); //创建客户会话线程,进行输入输出控制，为同步机制 new ClientSession(); ....... } 客户端： ............ clientSocket = new Socket(HOSTNAME, LISTENPORT);//连接服务器套 接字 //用取得的Socket构造输入输出流 PrintStream os = new PrintStream(new BufferedOutputStream(clientSocket.getOutputStream(), 1024), false);
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