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netty基本介绍

netty是一个异步、基于事件驱动的网络应用型框架，常用于开发高性能、可靠性高的网络IO程序
netty主要针对在TCP协议下，面向Client端的高并发应用，或者点对点场景下数据持续传输的相关应用。
netty本质是一个NIO框架，适用于服务器通讯相关的多种应用场景。

java BIO编程

I/O模型

I/O模型简单理解；就是用什么样的通道进行数据的发送和接收，很大程度上决定了程序通讯的相关性能。
java一共支持三种网络编程模式NIO BIO AIO
java BIO同步并阻塞，服务器实现模式为一个链接一个线程，即客户端有链接请求服务器端就需要启动一个线程处理，如果该线程不做任何事情，就会造成不必要的开销。

BIO NIO AIO使用场景分析

BIO方式适用于链接数目比较小而且固定的架构，这种方式对服务器资源的要求比较高。
NIO方式适用于链接数目多，且链接比较短的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯
AIO方式适用于链接数目多且链接比较长的架构，比如相册服务器。

java BIO

Java BIO 就是传统的 Java I/O 编程，其相关的类和接口在 java.io。
BIO(BlockingI/O)：同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过线程池机制改善（实现多个客户连接服务器）。【后有应用实例】
BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4 以前的唯一选择，程序简单易理解。

BIO工作机制

对BIO编程流程解释

服务端启用一个ServerSocket
客户端启动Socket对服务器进行通信，默认情况下，服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯。
客户端发出请求后，先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待，或者被拒绝。
如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行。

java BIO应用实例

使用BIO模型编写一个服务器端，监听6666端口，当有客户端连接时，就启动一个线程与之通讯。
要求使用线程池机制改善，可以连接多个客户端
服务器端可以接收客户端发送的数据

package com.atguigu.bio;

import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class BIOServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        //线程池机制
        //思路
        //1. 创建一个线程池
        //2. 如果有客户端连接，就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)
        ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        //创建ServerSocket
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服务器启动了");
        while (true) {
            System.out.println("线程信息id = " + Thread.currentThread().getId() + "名字 = " + Thread.currentThread().getName());
            //监听，等待客户端连接
            System.out.println("等待连接....");
            //会阻塞在accept()
            final Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("连接到一个客户端");
            //就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)
            newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
                public void run() {//我们重写
                    //可以和客户端通讯
                    handler(socket);
                }
            });
        }
    }

    //编写一个handler方法，和客户端通讯
    public static void handler(Socket socket) {
        try {
            System.out.println("线程信息id = " + Thread.currentThread().getId() + "名字 = " + Thread.currentThread().getName());
            byte[] bytes = new byte[1024];
            //通过socket获取输入流
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            //循环的读取客户端发送的数据
            while (true) {
                System.out.println("线程信息id = " + Thread.currentThread().getId() + "名字 = " + Thread.currentThread().getName());
                System.out.println("read....");
                int read = inputStream.read(bytes);
                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes, 0, read));//输出客户端发送的数据
 } else {
                    break;
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println("关闭和client的连接");
            try {
                socket.close();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}
}

问题分析

每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据read,业务处理，数据write
当并发数较大的时候，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大
链接建立之后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在read操作上，造成线程资源浪费。

java NIO编程

基本介绍

java NIO是同步非阻塞的
NIO有三大核心部分，Chanel Buffer Selector
NIO是面向缓冲区，或者面向块编程，数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要是可在缓冲区当中前后移动，这就增加了处理过程当中的灵活性。
NIO是可以做到一个线程来处理多个操作的

package com.atguigu.nio;

import java.nio.IntBuffer;

public class BasicBuffer {

    public static void main(String[] args) {

        //举例说明 Buffer 的使用(简单说明)
        //创建一个 Buffer，大小为 5，即可以存放 5 个 int
        IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);

        //向buffer存放数据
        //intBuffer.put(10);
        //intBuffer.put(11);
        //intBuffer.put(12);
        //intBuffer.put(13);
        //intBuffer.put(14);
        for (int i = 0; i < intBuffer.capacity(); 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());
        }
    }
}

NIO和BIO的比较

BIO以流的方式处理数据，而NIO以块的方式处理数据，效率要高很多
BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的
BIO是基于字节流和字符流进行操作，而NIO是基于Channel，和Buffer进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区，或者从缓冲区写入到通道当中，selector用于监听多个通道的事件。
Buffer与Channel之间的数据流向是双向的

NIO三大核心原理示意图

关系图

每个Channel都会对应一个Buffer
Selector对应一个线程，一个线程对于多个Channel
程序切换到哪个Channel是由事件决定的，Event是一个重要的概念。
Selector会根据不同的时间，在各个通道上面切换
Buffer就是一个内存块，底层是有一个数组
数据的读取写入是通过Buffer，这个和BIO是不同的，BIO中要么是输入流，或者是输出流，不能双向，但是IO和Buffer是可以读可以写，需要flip方法切换Channnel是双向的，可以返回底层操作系统的情况。

缓冲区（Buffer）

缓冲区Buffer本质上是一个可以读写的内存模块，可以理解成一个容器对象（包含数组），该对象提供了一组方法，可以更加轻松的使用内存块，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情况。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都必须经由 Buffer

通道（Channel）

基本介绍

NIO通道类似于流，但是有一下区别，通道可以进行读写，而流只能进行其中一个，通道可以实现异步读写数据，通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲。
BIO中的Stream是单向的而后者是双向的

本地文件写数据

package com.atguigu.nio;

import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel01 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String str = "hello,尚硅谷";
        //创建一个输出流 -> channel
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\file01.txt");

        //通过 fileOutputStream 获取对应的 FileChannel
        //这个 fileChannel 真实类型是 FileChannelImpl
        FileChannel fileChannel = fileOutputStream.getChannel();

        //创建一个缓冲区 ByteBuffer
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        //将 str 放入 byteBuffer
        byteBuffer.put(str.getBytes());

        //对 byteBuffer 进行 flip
        byteBuffer.flip();

        //将 byteBuffer 数据写入到 fileChannel
        fileChannel.write(byteBuffer);
        fileOutputStream.close();
    }
}

本地文件读数据

package com.atguigu.nio;

import java.io.File;
import java.io.FileInputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel02 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //创建文件的输入流
        File file = new File("d:\file01.txt");
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream(file);
        
        //通过 fileInputStream 获取对应的 FileChannel -> 实际类型 FileChannelImpl
        FileChannel fileChannel = fileInputStream.getChannel();
        
        //创建缓冲区
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate((int)file.length());
        
        //将通道的数据读入到 Buffer
        fileChannel.read(byteBuffer);
        
        //将 byteBuffer 的字节数据转成 String
        System.out.println(new String(byteBuffer.array()));
        fileInputStream.close();
    }
}

使用一个Buffer完成文件读取、写入

package com.atguigu.nio;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel03 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("1.txt");
        FileChannel fileChannel01 = fileInputStream.getChannel();
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("2.txt");
        FileChannel fileChannel02 = fileOutputStream.getChannel();

        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
        
        while (true) { //循环读取

            //这里有一个重要的操作，一定不要忘了
            /*
            public final Buffer clear() {
                position = 0;
                limit = capacity;
                mark = -1;
                return this;
            }
            */
            byteBuffer.clear(); //清空 buffer
            int read = fileChannel01.read(byteBuffer);
            System.out.println("read = " + read);
            if (read == -1) { //表示读完
                break;
            }

            //将 buffer 中的数据写入到 fileChannel02--2.txt
            byteBuffer.flip();
            fileChannel02.write(byteBuffer);
        }

        //关闭相关的流
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }
}

拷贝文件的transferFrom方法

package com.atguigu.nio;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.nio.channels.FileChannel;

public class NIOFileChannel04 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //创建相关流
        FileInputStream fileInputStream = new FileInputStream("d:\a.jpg");
        FileOutputStream fileOutputStream = new FileOutputStream("d:\a2.jpg");
        
        //获取各个流对应的 FileChannel
        FileChannel sourceCh = fileInputStream.getChannel();
        FileChannel destCh = fileOutputStream.getChannel();

        //使用 transferForm 完成拷贝
        destCh.transferFrom(sourceCh, 0, sourceCh.size());

        //关闭相关通道和流
        sourceCh.close();
        destCh.close();
        fileInputStream.close();
        fileOutputStream.close();
    }
}

关于Buffer和Channel注意事项和细节

1 ByteBuffer支持类型化的put和get，put放入的是什么数据类型，get就应该使用相同的数据类型来取出，否则可能出现异常。 2 可以将一个普通Buffer转换成只读Buffer 3 NIO还提供了MappedByBuffer，可以让文件直接在内存中就行修改，而如何同步到文件由NIO完成。 4 NIO支持通过多个Buffer,完成读写操作，即Scattering和Gathering

package NIO;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Arrays;

public class ScatteringAndGatheringTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //使用 ServerSocketChannel 和 SocketChannel 网络
        ServerSocketChannel serverSocketChannel=ServerSocketChannel.open();
        InetSocketAddress inetSocketAddress=new InetSocketAddress(7000);

        //绑定端口到 socket,并启动
        serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);

        //创建buffer数组
        ByteBuffer[] byteBuffers=new ByteBuffer[2];
        byteBuffers[0]=ByteBuffer.allocate(5);
        byteBuffers[1]=ByteBuffer.allocate(3);

        //等待客户端链接
        SocketChannel socketChannel=serverSocketChannel.accept();
        int messageLength=0;
        //循环读取
        while (true){
            int byteRead=0;
            while (byteRead<messageLength){
                long l=socketChannel.read(byteBuffers);
                byteRead+=l;
                System.out.println("byteRead="+byteRead);
                //使用流打印
                Arrays.asList(byteBuffers).stream().map(buffer->"postion="+buffer.position()
                +",limit"+buffer.limit()).forEach(System.out::println);
            }
            //将所有的buffer进行反转
            Arrays.asList(byteBuffers).forEach(byteBuffer -> byteBuffer.flip());
            //将数据读出显示到客户端
            long bytewirte=0;
            while (bytewirte<messageLength){
                long l=socketChannel.write(byteBuffers);
                bytewirte+=l;
            }
            //将所有到buffer clean
            Arrays.asList(byteBuffers).forEach(byteBuffer -> byteBuffer.clear());
            
        }

    }
}

Selector(选择器)

java的NIO，用非阻塞的io方式，可以用一个线程来处理多个客户端链接，就会使用Selector
selector能够检测多个注册通道上是否有事件发生。
只有在链接真正有读写事件发生时，才会进行读写，减少系统开销，不用维护多个线程
避免了多线之间的上下文切换导致的开销。

Selector示意图和特点说明

netty的io线程NioEventLoop聚合了Selector,可以同时处理成百上千个客户端链接
当线程从某客户端Socket通道进行数据读写时，若没有数据可用，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阻塞导致的线程刮起。
一个I/O线程可以并发处理N个客户端链接和读写操作，这从根本上解决了传统同步阻塞I/O一链接一线程模型，架构的性能，弹性伸缩能力和可靠性都得到了极大的提升。

注意事项

NIO中的ServerSocketChannel功能类似ServerSocket、SocketChannel功能类似Socket
Selector相关方法说明

NIO非阻塞网络编程原理分析图

NIO非阻塞网络编程相关（Selector Selectionkey ServerScoketChannel和SocketChannel）关系梳理图。

1.当客户端连接时，会通过 ServerSocketChannel 得到 SocketChannel。 2.Selector 进行监听 select 方法，返回有事件发生的通道的个数。 3. 将 socketChannel 注册到 Selector 上，register(Selector sel, int ops)，一个 Selector 上可以注册多个 SocketChannel。 4. 注册后返回一个 SelectionKey，会和该 Selector 关联（集合）。 5. 进一步得到各个 SelectionKey（有事件发生）。 6. 在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel，方法 channel()。 7.可以通过得到的 channel，完成业务处理。

NIO 非阻塞网络编程快速入门

package com.atguigu.nio;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //创建ServerSocketChannel -> ServerSocket

        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        //得到一个Selecor对象
        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       pos_1
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        System.out.println("注册后的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); // 1



        //循环等待客户端连接
        while (true) {

            //这里我们等待1秒，如果没有事件发生, 返回
            if(selector.select(1000) == 0) { //没有事件发生
                System.out.println("服务器等待了1秒，无连接");
                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
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            System.out.println("selectionKeys 数量 = " + selectionKeys.size());

            //遍历 Set<SelectionKey>, 使用迭代器遍历
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()) {
                //获取到SelectionKey
                SelectionKey key = keyIterator.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
                    //该该客户端生成一个 SocketChannel
                    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
                    //关联一个Buffer
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));

                    System.out.println("客户端连接后 ，注册的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); //2,3,4..


                }
                if(key.isReadable()) {  //发生 OP_READ

                    //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();
                    channel.read(buffer);
                    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
                keyIterator.remove();

            }

        }

    }
}

package com.atguigu.nio;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //创建ServerSocketChannel -> ServerSocket

        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        //得到一个Selecor对象
        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       pos_1
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        System.out.println("注册后的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); // 1



        //循环等待客户端连接
        while (true) {

            //这里我们等待1秒，如果没有事件发生, 返回
            if(selector.select(1000) == 0) { //没有事件发生
                System.out.println("服务器等待了1秒，无连接");
                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
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            System.out.println("selectionKeys 数量 = " + selectionKeys.size());

            //遍历 Set<SelectionKey>, 使用迭代器遍历
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()) {
                //获取到SelectionKey
                SelectionKey key = keyIterator.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
                    //该该客户端生成一个 SocketChannel
                    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
                    //关联一个Buffer
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));

                    System.out.println("客户端连接后 ，注册的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); //2,3,4..


                }
                if(key.isReadable()) {  //发生 OP_READ

                    //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();
                    channel.read(buffer);
                    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
                keyIterator.remove();

            }

        }

    }
}

NIO网络编程应用实例 - 群聊系统

编写一个NIO群聊系统，实现服务器端和客户端之间的数据简单通讯（非阻塞）
实现多人的群聊
服务器端：可以监测用户上线，离线，并实现消息转发功能
客户端通过Channel可以无阻塞发送消息给其他用户，同时可以接受其他用户发送的相关消息
进一步理解NIO非阻塞网络编程机制


// 服务端：

package com.atguigu.nio.groupchat;

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

public class GroupChatServer {

    //定义属性
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel listenChannel;

    private static final int PORT = 6667;

    //构造器
    //初始化工作
    public GroupChatServer() {
        try {
            //得到选择器
            selector = Selector.open();
            //ServerSocketChannel
            listenChannel = ServerSocketChannel.open();
            //绑定端口
            listenChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(PORT));
            //设置非阻塞模式
            listenChannel.configureBlocking(false);
            //将该 listenChannel 注册到 selector
            listenChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void listen() {
        try {
            //循环处理
            while (true) {
                int count = selector.select();
                if (count > 0) { //有事件处理
                    // 遍历得到 selectionKey 集合
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        //取出 selectionkey
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        //监听到 accept
                        if (key.isAcceptable()) {
                            SocketChannel sc = listenChannel.accept();
                            sc.configureBlocking(false);
                            //将该 sc 注册到 seletor
                            sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                            //提示
                            System.out.println(sc.getRemoteAddress() + " 上线 ");
                        }
                        if (key.isReadable()) {//通道发送read事件，即通道是可读的状态
                            // 处理读(专门写方法..)
                            readData(key);
                        }
                        //当前的 key 删除，防止重复处理
                        iterator.remove();
                    }
                } else {
                    System.out.println("等待....");
                }
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            //发生异常处理....
        }
    }

    //读取客户端消息
    public void readData(SelectionKey key) {
        SocketChannel channel = null;
        try {
            //得到 channel
            channel = (SocketChannel) key.channel();
            //创建 buffer
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int count = channel.read(buffer);
            //根据 count 的值做处理
            if (count > 0) {
                //把缓存区的数据转成字符串
                String msg = new String(buffer.array());
                //输出该消息
                System.out.println("form客户端:" + msg);
                //向其它的客户端转发消息(去掉自己),专门写一个方法来处理
                sendInfoToOtherClients(msg, channel);
            }
        } catch (IOException e) {
            try {
                System.out.println(channel.getRemoteAddress() + "离线了..");
                //取消注册
                key.cancel();
                //关闭通道
                channel.close();
            } catch (IOException e2) {
                e2.printStackTrace();
            }
        }
    }

    //转发消息给其它客户(通道)
    private void sendInfoToOtherClients(String msg, SocketChannel self) throws IOException {

        System.out.println("服务器转发消息中...");
        //遍历所有注册到 selector 上的 SocketChannel,并排除 self
        for (SelectionKey key : selector.keys()) {
            //通过 key 取出对应的 SocketChannel
            Channel targetChannel = key.channel();
            //排除自己
            if (targetChannel instanceof SocketChannel && targetChannel != self) {
                //转型
                SocketChannel dest = (SocketChannel) targetChannel;
                //将 msg 存储到 buffer
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
                //将 buffer 的数据写入通道
                dest.write(buffer);
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        //创建服务器对象
        GroupChatServer groupChatServer = new GroupChatServer();
        groupChatServer.listen();
    }
}

// 客户端：

package com.atguigu.nio.groupchat;

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.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Scanner;

public class GroupChatClient {

    //定义相关的属性
    private final String HOST = "127.0.0.1";//服务器的ip
    private final int PORT = 6667;//服务器端口
    private Selector selector;
    private SocketChannel socketChannel;
    private String username;

    //构造器,完成初始化工作
    public GroupChatClient() throws IOException {
        
        selector = Selector.open();
        //连接服务器
        socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress(HOST, PORT));
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //将 channel 注册到selector
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        //得到 username
        username = socketChannel.getLocalAddress().toString().substring(1);
        System.out.println(username + " is ok...");
    }

    //向服务器发送消息
    public void sendInfo(String info) {
        info = username + " 说：" + info;
        try {
            socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(info.getBytes()));
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    //读取从服务器端回复的消息
    public void readInfo() {
        try {
            int readChannels = selector.select();
            if (readChannels > 0) {//有可以用的通道
                Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    SelectionKey key = iterator.next();
                    if (key.isReadable()) {
                        //得到相关的通道
                        SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                        //得到一个 Buffer
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        //读取
                        sc.read(buffer);
                        //把读到的缓冲区的数据转成字符串
                        String msg = new String(buffer.array());
                        System.out.println(msg.trim());
                    }
                }
                iterator.remove(); //删除当前的 selectionKey,防止重复操作
            } else {
                //System.out.println("没有可以用的通道...");
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        //启动我们客户端
        GroupChatClient chatClient = new GroupChatClient();
        //启动一个线程,每个 3 秒，读取从服务器发送数据
        new Thread() {
            public void run() {
                while (true) {
                    chatClient.readInfo();
                    try {
                        Thread.currentThread().sleep(3000);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }.start();

        //发送数据给服务器端
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        while (scanner.hasNextLine()) {
            String s = scanner.nextLine();
            chatClient.sendInfo(s);
        }
    }
}

NIO与零拷贝

零拷贝基本介绍

零拷贝是网络编程的关键，很多性能优化都离不开
在java程序当中，常用的零拷贝有mmap(内存映射)和sendFile，那么他们在os里面到底要如何设计。
看一下NIO当中如何使用零拷贝

传统io数据读写

File file = new File("test.txt");
RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file, "rw");

byte[] arr = new byte[(int) file.length()];
raf.read(arr);

Socket socket = new ServerSocket(8080).accept();
socket.getOutputStream().write(arr);

mmap优化与sendFile优化

mmap通过内存映射，将文件映射到内存缓冲区，同时用户空间可以共享内核空间的数据，这样，在进行网络传输的时候就可以减少内核空间到用户空间的拷贝次数。
Linux2.1版本提供了sendFile函数，数据不需要经过用户态，直接从内存缓冲区进入到SocketBuffer,由于和用户态完全无关，就减少了一次上下文切换。

零拷贝再次理解

我们说零拷贝，是从操作系统的角度来说。因为内核缓冲区之间，没有数据是重复的。
零拷贝不仅仅带来更少的数据复制，还能带来其他的性能优势，例如更少的上下文切换，更少cpu缓存伪共享以及无cpu校验和计算。

mmap和sendFile的区别

mmap适合小数据量读写，sendFile适合大文件传输
mmap需要进行4次上下文切换，3次数据拷贝，sendFile需要3次上下文切换，最少2次数据拷贝
sendFile可以使用DMA方式，减少CPU的拷贝，mmap则不能（必须从内核拷贝到Socket缓冲区）

NIO零拷贝案例

使用传统IO方法传递一个大文件
使用NIO零拷贝方式传递一个大文件

NewIOServer.java

package com.atguigu.nio.zerocopy;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;

//服务器
public class NewIOServer {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(7001);
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        ServerSocket serverSocket = serverSocketChannel.socket();
        serverSocket.bind(address);

        //创建buffer
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4096);

        while (true) {
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
            int readcount = 0;
            while (-1 != readcount) {
                try {
                    readcount = socketChannel.read(byteBuffer);
                } catch (Exception ex) {
                    // ex.printStackTrace();
                    break;
                }
                //
                byteBuffer.rewind(); //倒带 position = 0 mark 作废
            }
        }
    }
}

NewIOClient.java

package com.atguigu.nio.zerocopy;

import java.io.FileInputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.FileChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NewIOClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 7001));
        String filename = "protoc-3.6.1-win32.zip";
        //得到一个文件channel
        FileChannel fileChannel = new FileInputStream(filename).getChannel();
        //准备发送
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        //在 linux 下一个 transferTo 方法就可以完成传输
        //在 windows 下一次调用 transferTo 只能发送 8m, 就需要分段传输文件,而且要主要
        //传输时的位置=》课后思考...
        //transferTo 底层使用到零拷贝
        long transferCount = fileChannel.transferTo(0, fileChannel.size(), socketChannel);
        System.out.println("发送的总的字节数 = " + transferCount + " 耗时: " + (System.currentTimeMillis() - startTime));

        //关闭
        fileChannel.close();
    }
}

Java AIO 基本介绍

JDK7 引入了 AsynchronousI/O，即 AIO。在进行 I/O 编程中，常用到两种模式：Reactor 和 Proactor。Java 的 NIO 就是 Reactor，当有事件触发时，服务器端得到通知，进行相应的处理
AIO 即 NIO2.0，叫做异步不阻塞的 IO。AIO 引入异步通道的概念，采用了 Proactor 模式，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用
目前 AIO 还没有广泛应用，Netty 也是基于 NIO，而不是 AIO，因此我们就不详解 AIO 了，有兴趣的同学可以参考《Java新一代网络编程模型AIO原理及Linux系统AIO介绍》

BIO、NIO、AIO 对比表

	BIO	NIO	AIO
IO模型	同步阻塞	同步非阻塞（多路复用）	异步非阻塞
编程难度	简单	复杂	复杂
可靠性	差	好	好
吞吐量	低	高	高

举例说明

同步阻塞：到理发店理发，就一直等理发师，直到轮到自己理发。
同步非阻塞：到理发店理发，发现前面有其它人理发，给理发师说下，先干其他事情，一会过来看是否轮到自己.
异步非阻塞：给理发师打电话，让理发师上门服务，自己干其它事情，理发师自己来家给你理发

Netty学习

Level 1

netty基本介绍

java BIO编程

I/O模型

BIO NIO AIO使用场景分析

java BIO

BIO工作机制

java BIO应用实例

问题分析

java NIO编程

基本介绍

NIO和BIO的比较

NIO三大核心原理示意图

关系图

缓冲区（Buffer）

通道（Channel）

基本介绍

本地文件写数据

本地文件读数据

使用一个Buffer完成文件读取、写入

拷贝文件的transferFrom方法

关于Buffer和Channel注意事项和细节

Selector(选择器)

Selector示意图和特点说明

注意事项

NIO非阻塞网络编程原理分析图

NIO 非阻塞网络编程快速入门

NIO网络编程应用实例 - 群聊系统

NIO与零拷贝

零拷贝基本介绍

传统io数据读写

mmap优化与sendFile优化

零拷贝再次理解

mmap和sendFile的区别

NIO零拷贝案例

Java AIO 基本介绍

BIO、NIO、AIO 对比表