絮叨
NIO 上文把介绍，Buffer,Channel 等讲了，今天我们就来粗略的分析一个selector（本文争对Java层面，如果要分析到内核的select函数的话，小六六很懵逼） 下面是前面系列的链接
基本介绍
- Java的NIO,用的非阻塞的IO方式。可以用一个客户端处理多个客户端的连接，其实这个就是我们前面讲的Uinx IO 模型中的I/O多路复用了，然后我们来讲讲我们最初的方式Selector选择器
- Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个Channel以事件的方式可以注册到同一个Selector)，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求
- 只有在 连接/通道 真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程，避免了多线程之间的上下文切换导致的开销
Selector示意图和特点说明
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- Netty 的 IO 线程 NioEventLoop(小六六觉得这个蛮重要的) 聚合了 Selector(选择器，也叫多路复用器)，可以同时并发处理成百上千个客户端连接。
- 当线程从某客户端 Socket 通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其他任务。
- 线程通常将非阻塞 IO 的空闲时间用于在其他通道上执行 IO 操作，所以单独的线程可以管理多个输入和输出通道。
- 由于读写操作都是非阻塞的，这就可以充分提升 IO 线程的运行效率，避免由于频繁 I/O 阻塞导致的线程挂起。
- 一个 I/O 线程可以并发处理 N 个客户端连接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞 I/O 一连接一线程模型，架构的性能、弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。
Selector相关的方法
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小六六也是截图的，大家如果看到这里了，应该去JDK里面找到这个类，先大致的过一下，具体的我们后面再看，有个大概映像。
说Netty 其实也就是两大类，第一大类是网络编程，第二类就是IO操作， IO操作的话再上面2节的Buffer和Channel 我们已经了解到了，那么现在我们来看看NIO的网络编程和我们前面的BIO的编程有啥区别呗，
NIO 非阻塞 网络编程原理分析图
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对上面的解析
- 当客户端连接时，会通过ServerSocketChannel 得到 SocketChannel（如果是BIO的话我们得到的是Socket,就是一个客户端连接）
- Selector 进行监听 select 方法, 返回有事件发生的通道的个数.
- 将socketChannel注册到Selector上, register(Selector sel, int ops), 一个selector上可以注册多个SocketChannel
- 注册后返回一个 SelectionKey, 会和该Selector 关联(集合)
- 进一步得到各个 SelectionKey (有事件发生)
- 在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel , 方法 channel()
- 可以通过 得到的 channel , 完成业务处理
NIO 网络编程案例
服务端代码
package com.liuliu.nio; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.*; import java.util.Iterator; import java.util.Set; /** * @author 小六六 * @version 1.0 * @date 2020/8/8 11:55 */ public class NIOServer { public static void main(String[] args) throws Exception { // 传统io ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); //获取一个nio的网络socket ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 获取一个selector Selector selector = Selector.open(); //绑定一个端口6666, 在服务器端监听 serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666)); //设置为非阻塞 serverSocketChannel.configureBlocking(false); //把 serverSocketChannel 注册到 selector 关心 事件为 OP_ACCEPT serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); System.out.println("注册后的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); //循环等待客户端连接 while (true) { if (selector.select(1000) == 0) { //说明这1秒内 没有事件发生，那么我们就自己让他跳出循环 continue; } //如果返回的>0, 就获取到相关的 selectionKey集合 //1.如果返回的>0， 表示已经获取到关注的事件 //2. selector.selectedKeys() 返回关注事件的集合 // 通过 selectionKeys 反向获取通道 //说明有事件通知了 Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); //使用迭代器遍历 Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { // 获取它的key SelectionKey key = iterator.next(); //根据key 对应的通道发生的事件做相应处理 if (key.isAcceptable()) { //如果是 OP_ACCEPT, 有新的客户端连接] //生成一个socket连接，对应BIO中的 Socket socket=ServerSocket.accept SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); System.out.println("客户端连接成功 生成了一个 socketChannel " + socketChannel.hashCode()); //将 SocketChannel 设置为非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); //将socketChannel 注册到selector, 关注事件为 OP_READ， 同时给socketChannel //生成一个buffter ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); //把channel 和buffer关联 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer); System.out.println("客户端连接后 ，注册的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); } if (key.isReadable()) { //发送的是读事件 //通过key 反向获取到对应channel SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); //获取到该channel关联的buffer ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment(); //把数据读到buffer中去 channel.read(buffer); //打印从客户端发出来的数据 System.out.println("form 客户端 " + new String(buffer.array())); } // 手动从集合中移动当前的selectionKey, 防止重复操作 iterator.remove(); } } } } 复制代码
客户端代码
import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.nio.channels.SocketChannel; /** * @author 小六六 * @version 1.0 * @date 2020/8/8 14:49 * * NIO 网络编程的客户端 */ public class NIOClient { public static void main(String[] args) throws Exception { // 得到一个网络通道 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); //设置非阻塞的操作 socketChannel.configureBlocking(false); //提供服务器端的ip 和 端口 InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666); // 去服务端去连接 if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) { // 因为我们是非阻塞的，所以我们可以做其他的事情 while (!socketChannel.finishConnect()) { System.out.println("因为连接需要时间，客户端不会阻塞，可以做其它工作.."); } } //准备发送数据给服务端 String msg="跟小六六一起学Netty"; ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()); //把数据给channel socketChannel.write(wrap); } } package com.liuliu.nio; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.nio.channels.SocketChannel; /** * @author 小六六 * @version 1.0 * @date 2020/8/8 14:49 * * NIO 网络编程的客户端 */ public class NIOClient { public static void main(String[] args) throws Exception { // 得到一个网络通道 SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open(); //设置非阻塞的操作 socketChannel.configureBlocking(false); //提供服务器端的ip 和 端口 InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666); // 去服务端去连接 if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) { // 因为我们是非阻塞的，所以我们可以做其他的事情 while (!socketChannel.finishConnect()) { System.out.println("因为连接需要时间，客户端不会阻塞，可以做其它工作.."); } } //准备发送数据给服务端 String msg="跟小六六一起学Netty"; ByteBuffer wrap = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()); //把数据给channel socketChannel.write(wrap); } } 复制代码
运行的结果
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大家看后面是因为 客户端把连接关了报错了的。
聊聊SelectionKey
SelectionKey，表示 Selector 和网络通道的注册关系, 共四种:
- int OP_ACCEPT：有新的网络连接可以 accept，值为 16
- int OP_CONNECT：代表连接已经建立，值为 8
- int OP_READ：代表读操作，值为 1
- int OP_WRITE：代表写操作，值为 4
源码中：
- public static final int OP_READ = 1 << 0;
- public static final int OP_WRITE = 1 << 2;
- public static final int OP_CONNECT = 1 << 3;
- public static final int OP_ACCEPT = 1 << 4;
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我们来看看主要的几个方法
public abstract class SelectionKey { public abstract Selector selector();//得到与之关联的 Selector 对象 public abstract SelectableChannel channel();//得到与之关联的通道 public final Object attachment();//得到与之关联的共享数据 public abstract SelectionKey interestOps(int ops);//设置或改变监听事件 public final boolean isAcceptable();//是否可以 accept public final boolean isReadable();//是否可以读 public final boolean isWritable();//是否可以写 } 复制代码
结尾
好了，到这里NIO的三个组件的基本已经有了一点点认识了，大家可以试着去写一个基于NIO的多人聊天系统。试试 哈哈。
