NIO和Netty全文

Selector

• Netty的IO线程NioEventLoop聚合了Selector选择器（多路复用器）
• 选择器，可以实现单线程管理多个通道/网络连接，用于检查多个通道是否有事件发生，
• 用更少的线程管理通道，避免线程上下文切换带来的开销，将非阻塞IO的空闲时间用于在其他通道上执行IO操作
• SelectableChannel，可选择通道，只用继承了SelectableChannel才可以被复用

并不是所有通道都可以被selector复用，FileChannel不可以

• 一个通道可以被注册到多个选择器上，但是一个通道对于一个选择器只能被注册一次
• selector关注的是通道做好注册行为准备之后，进行行为之前的状态，采用主动轮询的方式，监听各个通道所处的状态，监听到感兴趣的就绪状态后，将该通道放入选择键集合中
• Channel必须在非阻塞模式下
• 四个模式的触发情况

1. accept，接收到连接，适用ServerSocketChannel
2. read，该通道被写入数据或信号
3. write，该通道可写
4. connect，进行连接操作，可以获取连接的信息

方法示例

//创建
Selector selector = Selector.open();
//创建通道
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
//非阻塞模式
ssc.configureBlocking(false);
//绑定连接
ssc.bind(new InetSocketAddress(8888));
//注册通道，关注的是接收的行为
//获取支持的操作，16进制的表示
int i = ssc.validOps();
//16，只有接受操作
System.out.println(i);
ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//查询已经就绪的通道操作
Set<SelectionKey> sk = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = sk.iterator();
while (it.hasNext()) {
    SelectionKey key = it.next();
    //判断就绪状态
    if (key.isAcceptable()) {
    } else if (key.isConnectable()) {
    } else if (key.isValid()) {
    } else if (key.isReadable()) {
    } else if (key.isWritable()) {
    }
}
it.remove();

select

• select()，阻塞到至少有一个通道就绪

sel.select()

• selectNow() 只要有通道就绪立刻返回，没有就直接跳过

sel.selectNow()

• select(long timeout)，最长阻塞时间为timeout毫秒

sel.select(10)

客户端

//获取通道，绑定服务器的主机和端口号
SocketChannel sc = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("localhost", 9999));
//切换到非阻塞模式
sc.configureBlocking(false);
System.out.println(sc.validOps());
//创建buffer并写入
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
Scanner scanner = new Scanner(System.in);
while (scanner.hasNext()) {
    String str = scanner.next();
    bb.put((new Date().toString() + " - " + str).getBytes());
    //模式切换，还原指针
    bb.flip();
    sc.write(bb);
    bb.clear();
}
//如果客户端使用close关闭，服务端会持续收到这个关闭信号，导致一直存在sk
//当关闭时，读取sc为-1
sc.close();

服务端

ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
ssc.configureBlocking(false);
ByteBuffer bb = ByteBuffer.allocate(1024);
//绑定端口号
ssc.bind(new InetSocketAddress(9999));
//注册通道
Selector sel = Selector.open();
ssc.register(sel, SelectionKey.OP_ACCEPT);
//如果有就绪状态，就是>=1
while (sel.select() > 0) {
    Set<SelectionKey> sk = sel.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> it = sk.iterator();
    while (it.hasNext()) {
        SelectionKey key = it.next();
        //是否有效
        if (key.isValid() && key.isAcceptable()) {
            //获取连接
            SocketChannel sc = ssc.accept();
            sc.configureBlocking(false);
            //将这个链接注册到sel上，进行轮询监听
            sc.register(sel, SelectionKey.OP_READ);
        } else if (key.isValid() && key.isReadable()) {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            int len = 0;
            //从SocketChannel读取到会是0
            while ((len = sc.read(bb)) > 0) {
                bb.flip();
                System.out.println("receive - " + new String(bb.array(), 0, len));
                bb.clear();
            }
        }
        //做完当前key的处理，并清除
        it.remove();
    }
}

其他api

• 注册时绑定buffer

//为这个通道绑定一个buffer
sc.register(sel, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));

• 获取绑定的buffer

ByteBuffer bb = (ByteBuffer) sk.attachment();

• 改变监听事件

sk.interestOps(SelectionKey.OP_WRITE);

Selector细节

• mac中Selector的实际类型为KQueueSelectorImpl
• 所有注册的通道 sel.keys()

NIO编程步骤

• 创建ServerCocketChannel通道，绑定监听端口
• 设置通道为非阻塞模式
• 创建Selector选择器
• 把Channel注册到选择器上，监听连接事件
• 调用Selector的select方法，监测通道的就绪状态
• 调用selectedKeys获取到选择键集合
• 遍历就绪channel集合，获取其事件类型，实现具体业务
• 删除处理完的事件