Netty笔记

NIO介绍

1. 全称java non-blocking IO,是从JDK 1.4开始提供的新API。提供了一系列改进的输入、输出特性，被统称为NIO，即同步非阻塞
2. NIO相关类放到了java.nio下，并且对原java.io包中的很多了进行了改写
3. NIO三大组件：该JDK提供了 Channel,Buffer,Selector来实现NIO编程
4. NIO是面向缓冲区，或者面向块的编程。增加了处理的灵活性，实现了同步通信的非阻塞

NIO和BIO的比较

1. BIO以流的方式处理数据，NIO以块的方式处理数据，块IO的效率高很多
2. BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的，但都是同步的
3. BIO基于字节流和字符流操作，而NIO基于Channel和Buffer操作，数据总是从通道读取到缓冲区，或从缓冲区写入到通道。Selector用来监听多个通道的事件（连接请求、数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多用户通道

【注：】

        除了BIO、NIO之外，还有一种IO叫AIO，即异步IO（同样分为阻塞和飞阻塞两种），我个人的理解是BIO和NIO属于server端的IO处理方式，而AIO则是client端的IO处理方式（比如Rocket MQ的client端可以注册异步监听器来处理broker的响应）

NIO三大核心原理示意图

1. 每个channel对应一个buffer
2. selector对应一个线程，一个线程对应多个channel，channel注册到selector
3. 程序切换到哪个channel是事件决定
4. selector会根据不同事件，在各个channel上切换
5. buffer就是一个内存块，底层是数组
6. NIO数据的读取写入通过buffer，读取的切换通过flip方法,而BIO是直接操作输入、输出两种流
7. channel是双向的，也就是支持读写，这点有别于bio，比如bio读用input，写用output。

Buffer

        Buffer介绍

缓冲区本质是一个可以读写数据的内存块，可以理解为一个数组容器对象，该对象提供了方法来管理缓冲区，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化。Channel提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据必须经由BufferBuffer视频讲解推荐https://www.bilibili.com/video/BV1DJ411m7NR?p=11&vd_source=8be621c052fd9f705308579363b67881

        Buffer类

                常用的buffer实现

                Buffer类定义了所有缓冲区具有的四个属性提供关于其包含的数据元素

                Buffer读写的属性变化图示

                上手验证

debug代码观察上述属性的变化

public class BasicBuffer {
    public static void main(String[] args) {
//        创建一个大小为5个int值的buffer
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);
        for(int i=0;i
            intBuffer.put(i*2);
        }
//        如何从buffer读取数据
//        将buffer转换，读写切换
        intBuffer.flip();
        while(intBuffer.hasRemaining()){
            System.out.println(intBuffer.get());
        }
    }
}

                相关方法

selector

 

1、当serverSocketChannel连接上客户端后生成socketChannel；

2、当socketChannel注册到selecor上时同时也会注册一个selectorKey，register(Selector sel, int ops)#SelectorKey

BIO代码

        传统的网络io模式面向流，一个线程对接一个会话，因此高并发会因线程阻塞而性能低效

public class BIO implements Connector {
 
    private Integer port = 8080;
    @Override
    public void start() throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
        LogUtil.getLogger().debug("端口"+port+"启动");
 
        while (true){
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            ThreadUtil.threadPool.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }
 
    public static void handler(Socket socket){
        try {
            byte[] bytes = new byte[1024];
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            while (true){
                int status = inputStream.read(bytes);
                if(status!=-1){
                    LogUtil.getLogger().debug(new String(bytes,0,status));
                }else {
                    break;
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        } finally {
            if(Objects.nonNull(socket)){
                try {
                    socket.close();
                    LogUtil.getLogger().debug("关闭链接");
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
 
}

 代码逻辑

        1、实现客户端tcp连接：Socket socket = serverSocket.accept(port)

        2、调用额外线程实现socket监听和读写：如socket.read();   

【注：】

accept方法的原理

1、(调用os的接口)告诉操作系统，当前程序的socket指定了8888端口，当端口收到连接信息之后，会把消息通过DMA的方式放到一个缓存区中，并唤醒注册在os中的阻塞线程，让这个线程到缓存区处理连接消息。（或者缓存区由socket程序指定）
 
2、端口有连接进来时，给cpu发中断，然后由该方法所在线程处理连接