Java实现非阻塞式服务器的示例代码

实现非阻塞式服务器可以提高服务器的并发处理能力。下面是一个Java实现非阻塞式服务器的示例代码的攻略。

1. 了解非阻塞式服务器

非阻塞式服务器是指服务器可以在不影响其他请求的情况下，同时处理多个连接请求。在实现非阻塞式服务器时，可以使用Java NIO（New I/O）框架提供的非阻塞I/O机制。与传统的阻塞I/O不同，非阻塞I/O中的请求不必在服务器完全处理一个请求之后再去处理下一个请求，而是可以在启动新线程的同时，继续处理其他请求。

2. 实现非阻塞式服务器的示例代码

以下代码可以实现一个简单的非阻塞式服务器：

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class MyServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        Selector selector = Selector.open();
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            int n = selector.select();
            if (n == 0) {
                continue;
            }
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey selectionKey = iterator.next();
                iterator.remove();
                if (selectionKey.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
                    SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (selectionKey.isWritable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                    ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) selectionKey.attachment();
                    socketChannel.write(byteBuffer);
                    if (!byteBuffer.hasRemaining()) {
                        selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
                    }
                } else if (selectionKey.isReadable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    int len = socketChannel.read(byteBuffer);
                    if (len == -1) {
                        socketChannel.close();
                        continue;
                    }
                    byteBuffer.flip();
                    while (byteBuffer.hasRemaining()) {
                        socketChannel.write(byteBuffer);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

这个示例代码使用了ServerSocketChannel、SocketChannel、Selector和SelectionKey等Java NIO中的类实现了基本的非阻塞式服务器，该服务器运行在9999端口上，当客户端连接到该端口时，服务器就会向客户端发送一条消息。

3. 示例说明

示例1：多线程处理

为了进一步提高服务器的并发处理能力，可以使用多线程来处理非阻塞式服务器的连接请求。在示例代码中，可以在SelectionKey被激活后，启动一个新线程来处理连接请求。

if (selectionKey.isAcceptable()) {
    ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
    SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();
    socketChannel.configureBlocking(false);
    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    new Thread(new Task(socketChannel)).start();
}

新线程的代码如下：

class Task implements Runnable {
    private SocketChannel socketChannel;

    public Task(SocketChannel socketChannel) {
        this.socketChannel = socketChannel;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 处理连接请求...");
        try {
            ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.wrap("Hello Client!".getBytes());
            socketChannel.write(byteBuffer);
            socketChannel.close();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

示例2：异步消息处理

在非阻塞式服务器中，可以使用Selector来实现异步消息处理。在示例代码中，连接请求和消息处理的过程都是异步的。当有连接请求时，服务器使用register方法注册SelectionKey，并关注OP_READ事件；当有数据可读时，服务器使用register方法注册SelectionKey，并关注OP_WRITE事件。这两个操作都是异步的，所以可以提高服务器的响应速度。

if (selectionKey.isReadable()) {
    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
    ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
    int len = socketChannel.read(byteBuffer);
    if (len == -1) {
        socketChannel.close();
        continue;
    }
    byteBuffer.flip();
    for (int i = 0; i < len; i++) {
        byteBuffer.put(i, (byte) (~byteBuffer.get(i)));
    }
    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, byteBuffer);
} else if (selectionKey.isWritable()) {
    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
    ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) selectionKey.attachment();
    socketChannel.write(byteBuffer);
    if (!byteBuffer.hasRemaining()) {
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
    }
}

当客户端发送数据给服务器时，服务器会将每个字节取反，并将处理后的字节返回给客户端。这个示例代码中的异步消息处理可以提高服务器对客户端的响应速度，并提高服务器的并发处理能力。

4. 总结

Java NIO框架提供了一种非阻塞式I/O机制，可以实现高并发、高吞吐量的服务器程序。在编写非阻塞式服务器示例代码时，需要了解Selector、SelectionKey、ServerSocketChannel和SocketChannel等Java NIO中的类，并使用多线程和异步消息处理等技术来提高服务器的性能。