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)。
举个例子:普通B/S模式(同步)AJAX技术(异步)
同步:提交请求->等待服务器处理->处理完毕返回,这个期间客户端浏览器不能干任何事
异步: 请求通过事件触发->服务器处理(这是浏览器仍然可以作其他事情)->处理完毕
同步就是你叫我去吃饭,我听到了就和你去吃饭;如果没有听到,你就不停的叫,直到我告诉你听到了,才一起去吃饭。
异步就是你叫我去吃饭,然后自己去吃饭,我得到消息后可能立即走,也可能等到下班才去吃饭。
所以,要我请你吃饭就用同步的方法,要请我吃饭就用异步的方法,这样你可以省钱。
以通讯为例
同步:发送一个请求,等待返回,然后再发送下一个请求
异步:发送一个请求,不等待返回,随时可以再发送下一个请求
并发:同时发送多个请求
下面再转一段关于java异步应用的文章
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。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/服务器实例程序服务度程序清单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):
package com.stone.TbuYbuDemo; import java.io.IOException; import java.net.InetAddress; import java.net.InetSocketAddress; import java.net.Socket; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.CharBuffer; import java.nio.channels.SelectableChannel; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.nio.charset.CharacterCodingException; import java.nio.charset.Charset; import java.nio.charset.CharsetDecoder; import java.util.HashMap; import java.util.Iterator; import java.util.Set; //异步调用服务 @SuppressWarnings("rawtypes") 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 @SuppressWarnings("rawtypes") public NBlockingServer(int port) { this.clientChannelMap = new HashMap(); this.port = port; } // 初始化,分别实例化一个选择器,一个服务器端可选择通道 public void initialize() throws IOException { this.selector = Selector.open(); this.serverChannel = ServerSocketChannel.open(); this.serverChannel.configureBlocking(false); InetAddress localhost = InetAddress.getLocalHost(); 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 @SuppressWarnings("unchecked") 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"); Set readyKeys = this.selector.selectedKeys(); // 取得所有已经准备好的所有选择键 Iterator i = readyKeys.iterator(); // 使用迭代器对选择键进行轮询 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(); //获取客户端套接字 Socket s = nextReady.accept(); s.getChannel().configureBlocking(false); // 设置对应的通道为异步方式并注册感兴趣事件 SelectionKey readWriteKey = s.getChannel().register(this.selector,SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE); // 将注册的事件与该套接字联系起来 readWriteKey.attach(s); // 将当前建立连接的客户端套接字及对应的通道存放在哈希表//clientChannelMap中 this.clientChannelMap.put(s,new ClientChInstance(s.getChannel())); } else if (key.isReadable()) {// 如果是通道读准备好事件 System.out.println("Readable"); // 取得选择键对应的通道和套接字 SelectableChannel nextReady = (SelectableChannel) key.channel(); Socket socket = (Socket) key.attachment(); // 处理该事件,处理方法已封装在类ClientChInstance中 this.readFromChannel(socket.getChannel(),(ClientChInstance) this.clientChannelMap.get(socket)); } else if (key.isWritable()) {// 如果是通道写准备好事件 System.out.println("writeable"); // 取得套接字后处理,方法同上 Socket socket = (Socket) key.attachment(); SocketChannel channel = (SocketChannel) socket.getChannel(); this.writeToChannel(channel, "This is from server!"); } } } } // 对通道的写操作 @SuppressWarnings("unused") public void writeToChannel(SocketChannel channel, String message) throws IOException { ByteBuffer buf = ByteBuffer.wrap(message.getBytes()); int nbytes = channel.write(buf); } // 对通道的读操作 @SuppressWarnings("unused") public void readFromChannel(SocketChannel channel, ClientChInstance clientInstance) throws IOException, InterruptedException { ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(BUFFERSIZE); int nbytes = channel.read(byteBuffer); byteBuffer.flip(); String result = this.decode(byteBuffer); // 当客户端发出”@exit”退出命令时,关闭其通道 if (result.indexOf("@exit") >= 0) { channel.close(); } else { clientInstance.append(result.toString()); // 读入一行完毕,执行相应操作 if (result.indexOf("\n") >= 0) { System.out.println("client input" + result); clientInstance.execute(); } } } // 该类封装了怎样对客户端的通道进行操作,具体实现可以通过重载execute()方法 public class ClientChInstance { SocketChannel channel; StringBuffer buffer = new StringBuffer(); public ClientChInstance(SocketChannel channel) { this.channel = channel; } public void execute() throws IOException { String message = "This is response after reading from channel!"; writeToChannel(this.channel, message); buffer = new StringBuffer(); } // 当一行没有结束时,将当前字窜置于缓冲尾 public void append(String values) { buffer.append(values); } } // 主程序 public static void main(String[] args) { NBlockingServer nbServer = new NBlockingServer(8000); try { nbServer.initialize(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); System.exit(-1); } try { nbServer.portListening(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }
小结
从以上程序段可以看出,服务器端没有引入多余线程就完成了多客户的客户/服务器模式。该程序中使用了回调模式(CALLBACK),细心的读者应该早就看出来了。需要注意的是,请不要将原来的输入输出包与新加入的输入输出包混用,因为出于一些原因的考虑,这两个包并不兼容。即使用通道时请使用缓冲完成输入输出控制。该程序在Windows2000,J2SE1.4下,用telnet测试成功。