原创

一文读懂Java NIO模型

Java IO读写原理

在操作系统中,程序运行的空间分为内核空间和用户空间。应用程序都是运行在用户空间的,所以它们能操作的数据也都在用户空间。

IO共分为两阶段:

  1. 数据准备阶段(写入内核缓冲区)
  2. 内核缓冲区(内核空间)复制数据到用户进程缓冲区(用户空间)阶段

一旦拿到数据后就变成了数据操作,不再是IO操作。

内核缓冲区与进程缓冲区

缓冲区的目的,是为了减少频繁的系统IO调用。大家都知道,系统调用需要保存之前的进程数据和状态等信息,而结束调用之后回来还需要恢复之前的信息,为了减少这种损耗时间、也损耗性能的系统调用,于是出现了缓冲区。

有了缓冲区,操作系统使用Read函数把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区,Write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区中。等待缓冲区达到一定数量的时候,再进行IO的调用,提升性能。至于什么时候读取和存储则由内核来决定,用户程序不需要关心。

用户程序进行IO的读写,基本上会用到Read&Write两大系统调用。Read系统调用,并不是把数据直接从物理设备读数据到内存。Write系统调用,也不是直接把数据写入到物理设备。

  • Read系统调用,是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区;
  • Write系统调用,是把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。

这个两个系统调用,都不负责数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。底层的读写交换,是由操作系统kernel内核完成的。

IO读写底层流程

Read把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区,Write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区,但它们不等价于数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。

在这里插入图片描述
大致流程为:

客户端通过网卡请求读取内核缓冲区数据,而服务端将用户空间缓冲区数据写入内核缓冲区。(系统内核通过网络I/O,将内核缓冲区中的数据写入网卡,网卡通过底层的通讯协议将数据发送给客户端)

IO操作与模型

  • 同步IO:是用户线程发起I/O请求后需要等待或者轮询内核I/O操作完成后才能继续执行。
  • 异步IO:是用户线程发起I/O请求后仍需要继续执行,当内核I/O操作完成后会通知用户线程,或者调用用户线程注册的回调函数。
  • 阻塞IO:是指I/O操作需要彻底完成后才能返回用户空间。
  • 非阻塞IO:是指I/O操作被调用后立即返回一个状态值,无需等I/O操作彻底完成。

**同步与异步是对应于调用者与被调用者,它们是_线程之间_的关系,两个线程之间要么是同步的,要么是异步的。**同步操作时,调用者需要等待被调用者返回结果,才会进行下一步操作。而异步则相反,调用者不需要等待被调用者返回调用,即可进行下一步操作,被调用者通常依靠事件、回调等机制来通知调用者结果。

阻塞与非阻塞是对_同一个线程_来说的,在某个时刻,线程要么处于阻塞,要么处于非阻塞。
阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果(消息,返回值)时的状态。
阻塞调用是指调用结果返回之前,当前线程会被挂起,调用线程只有在得到结果之后才会返回;
非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前,该调用不会阻塞当前线程。

同步阻塞方式

发送方发送请求之后一直等待响应。
接收方处理请求时进行的IO操作如果不能马上等到返回结果,就一直等到返回结果后,才响应发送方,期间不能进行其他工作。

同步非阻塞方式

发送方发送请求之后,一直等待响应。
接受方处理请求时进行的IO操作如果不能马上的得到结果,就立即返回,取做其他事情。
但是由于没有得到请求处理结果,不响应发送方,发送方一直等待。
当IO操作完成以后,将完成状态和结果通知接收方,接收方再响应发送方,发送方才进入下一次请求过程。(实际不应用)

异步阻塞方式

发送方向接收方请求后,不等待响应,可以继续其他工作。
接收方处理请求时进行IO操作如果不能马上得到结果,就一直等到返回结果后,才响应发送方,期间不能进行其他操作。 (实际不应用)

异步非阻塞方式

发送方向接收方请求后,不等待响应,可以继续其他工作。
接收方处理请求时进行IO操作如果不能马上得到结果,也不等待,而是马上返回去做其他事情。
当IO操作完成以后,将完成状态和结果通知接收方,接收方再响应发送方。(效率最高)

NIO核心组件

Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API(从Java 1.4开始),Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。主要由以下几个核心部分组成:

  1. Buffers
  2. Channels
  3. Selectors

虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件,但是Channel,Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件,如Pipe和FileLock,只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。

Buffer缓冲区

缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。

常见类型

  • ByteBuffer
  • MappedByteBuffer
  • CharBuffer
  • DoubleBuffer
  • FloatBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • ShortBuffer

如你所见,这些Buffer类型代表了不同的数据类型。换句话说,就是可以通过char,short,int,long,float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

在ByteBuffer中,为性能关键型代码提供了直接内存(direct堆外)和非直接内存(heap堆)两种实现。堆外内存获取的方式:ByteBuffer directByteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(noBytes);

主要的优点:

1、进行网络IO或者文件IO时比heapBuffer少一次拷贝。常规堆内工作流程为(file/socket — Os Memory — JVM heap),GC会移动对象内存,在写file或Socket的过程中,JVM的实现中,会把数据复制到堆外再进行写入。

2、GC范围之外,降低GC压力,但实现了自动管理。DirectByteBuffer中有一个cleaner对象(PhantomReference),Clean被GC前会执行clean方法,触发DirectByteBuffer中定义的Deallocator。

尽量在性能确实客观的时候才去使用堆外内存;分配给大型、长寿命(网络传输、文件读写)等场景;通过虚拟机参数MaxDirectMemorySize限制大小,防止耗尽整个机器的内存。

基本使用

使用Buffer读写数据一般遵循以下四个步骤:

  1. 写入数据到Buffer
  2. 调用flip()方法
  3. 从Buffer中读取数据
  4. 调用clear()方法或者compact()方法清除数据

当向buffer写入数据时,buffer会记录下写了多少数据。一旦要读取数据,需要通过flip()方法将Buffer从写模式切换到读模式。在读模式下,可以读取之前写入到buffer的所有数据。

一旦读完了所有的数据,就需要清空缓冲区,让它可以再次被写入。有两种方式能清空缓冲区:调用clear()或compact()方法。clear()方法会清空整个缓冲区。compact()方法只会清除已经读过的数据。任何未读的数据都被移到缓冲区的起始处,新写入的数据将放到缓冲区未读数据的后面。

工作原理

缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。其中有三个重要的属性:

  • capacity:作为一个内存块,Buffer有一个固定的大小值,也叫“capacity”.你只能往里写capacity个byte、long,char等类型。一旦Buffer满了,需要将其清空(通过读数据或者清除数据)才能继续写数据往里写数据。

  • position:当你写数据到Buffer中时,position表示当前的位置。初始的position值为0.当一个byte、long等数据写到Buffer后, position会向前移动到下一个可插入数据的Buffer单元。position最大可为capacity – 1.

    当读取数据时,也是从某个特定位置读。当将Buffer从写模式切换到读模式,position会被重置为0. 当从Buffer的position处读取数据时,position向前移动到下一个可读的位置。

  • limit:在写模式下,Buffer的limit表示你最多能往Buffer里写多少数据。 写模式下,limit等于Buffer的capacity。

    当切换Buffer到读模式时, limit表示你最多能读到多少数据。因此,当切换Buffer到读模式时,limit会被设置成写模式下的position值。换句话说,你能读到之前写入的所有数据(limit被设置成已写数据的数量,这个值在写模式下就是position)

在这里插入图片描述

代码示例

package com.lllpan.local.network.nio;

import java.nio.ByteBuffer;

/**
 * @author lipan
 */

public class BufferDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 构建一个byte字节缓冲区,容量是4
        ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(4);
        // 默认写入模式,查看三个重要的指标
        System.out.println(String.format("初始化:capacity容量:%s, position位置:%s, limit限制:%s", byteBuffer.capacity(),
                byteBuffer.position(), byteBuffer.limit()));
        // 写入3字节的数据
        byteBuffer.put((byte1);
        byteBuffer.put((byte2);
        byteBuffer.put((byte3);
        // 再看数据
        System.out.println(String.format("写入3字节后,capacity容量:%s, position位置:%s, limit限制:%s", byteBuffer.capacity(),
                byteBuffer.position(), byteBuffer.limit()));

        // 转换为读取模式(不调用flip方法,也是可以读取数据的,但是position记录读取的位置不对)
        System.out.println("#######开始读取");
        byteBuffer.flip();
        byte a = byteBuffer.get();
        System.out.println(a);
        byte b = byteBuffer.get();
        System.out.println(b);
        System.out.println(String.format("读取2字节数据后,capacity容量:%s, position位置:%s, limit限制:%s", byteBuffer.capacity(),
                byteBuffer.position(), byteBuffer.limit()));

        // 继续写入3字节,此时读模式下,limit=3,position=2.继续写入只能覆盖写入一条数据
        // clear()方法清除整个缓冲区。compact()方法仅清除已阅读的数据。转为写入模式
        byteBuffer.compact();
        byteBuffer.put((byte3);
        byteBuffer.put((byte4);
        byteBuffer.put((byte5);
        System.out.println(String.format("最终的情况,capacity容量:%s, position位置:%s, limit限制:%s", byteBuffer.capacity(),
                byteBuffer.position(), byteBuffer.limit()));

        // rewind() 重置position为0
        // mark() 标记position的位置
        // reset() 重置position为上次mark()标记的位置
    }
}

运行结果:
初始化:capacity容量:4, position位置:0, limit限制:4
写入3字节后,capacity容量:4, position位置:3, limit限制:4
#######开始读取
1
2
读取2字节数据后,capacity容量:4, position位置:2, limit限制:3
最终的情况,capacity容量:4, position位置:4, limit限制:4

Channel通道

Java NIO的Channel类似流,但又有些不同;可以用来创建网络连接和传输数据:

  • 既可以从通道中读取数据,又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。
  • 通道可以异步地读写。
  • 通道中的数据总是要先读到一个Buffer,或者总是要从一个Buffer中写入。

正如上面所说,从通道读取数据到缓冲区,从缓冲区写入数据到通道。如下图所示:

在这里插入图片描述

下面使用Socket Channel用作案例演示。

SocketChannel

SocketChannel 用于建立TCP网络连接读写数据,类似java.net.Socket。有两种创建socketChannel形式:

  1. 客户端主动发起和服务器的连接。
  2. 服务端获取的新连接。
package com.lllpan.local.network.nio;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Scanner;

/**
 * @author lipan
 */

public class NIOClient {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        socketChannel.configureBlocking(false);
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1"8080));
        while (!socketChannel.finishConnect()) {
            // 没连接上,则一直等待
            Thread.yield();
        }
        Scanner scanner = new Scanner(System.in);
        System.out.println("请输入:");
        // 发送内容
        String msg = scanner.nextLine();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());
        while (buffer.hasRemaining()) {
            // write在尚未写入任何内容时就可能返回了。需要在循环中调用
            socketChannel.write(buffer);
        }
        // 读取响应
        System.out.println("收到服务端响应:");
        ByteBuffer requestBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

        // read可能直接返回而根本不读取任何数据,根据返回的int值判断读取了多少字节。
        while (socketChannel.isOpen() && socketChannel.read(requestBuffer) != -1) {
            // 长连接情况下,需要手动判断数据有没有读取结束 (此处做一个简单的判断: 超过0字节就认为请求结束了)
            if (requestBuffer.position() > 0break;
        }
        requestBuffer.flip();
        byte[] content = new byte[requestBuffer.limit()];
        requestBuffer.get(content);
        System.out.println(new String(content));
        scanner.close();
        socketChannel.close();
    }

}

ServerSocketChannel

ServerSocketChannel可以监听新进来的TCP连接,像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个SocketChannel。

package com.lllpan.local.network.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

/**
 * 直接基于非阻塞的写法,一个线程处理轮询所有请求
 * @author lipan
 */

public class NIOServer {
    /**
     * 已经建立连接的集合
     */

    private static ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 创建网络服务端
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 设置为非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 绑定端口
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080)); 
        System.out.println("启动成功");
        while (true) {
            /**
             * 获取新tcp连接通道
             *
             * serverSocketChannel.accept() 如果该通道属于非阻塞模式,那么如果没有挂起的连接,该方法将立即返回null.
             * 在使用过程中必须检查返回的SocketChannel是否为null.
             */

            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); 
            // tcp请求 读取/响应
            if (socketChannel != null) {
                System.out.println("收到新连接 : " + socketChannel.getRemoteAddress());
                // 默认是阻塞的,一定要设置为非阻塞
                socketChannel.configureBlocking(false); 
                channels.add(socketChannel);
            } else {
                // 没有新连接的情况下,就去处理现有连接的数据,处理完的就删除掉
                Iterator<SocketChannel> iterator = channels.iterator();
                while (iterator.hasNext()) {
                    SocketChannel ch = iterator.next();
                    try {
                        ByteBuffer requestBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);

                        if (ch.read(requestBuffer) == 0) {
                            // 等于0,代表这个通道没有数据需要处理,那就待会再处理
                            continue;
                        }
                        while (ch.isOpen() && ch.read(requestBuffer) != -1) {
                            // 长连接情况下,需要手动判断数据有没有读取结束 (此处做一个简单的判断: 超过0字节就认为请求结束了)
                            if (requestBuffer.position() > 0break;
                        }
                        // 如果没数据了, 则不继续后面的处理
                        if(requestBuffer.position() == 0continue
                        requestBuffer.flip();
                        byte[] content = new byte[requestBuffer.limit()];
                        requestBuffer.get(content);
                        System.out.println(new String(content));
                        System.out.println("收到数据,来自:" + ch.getRemoteAddress());

                        //封装HTTP 响应结果 200
                        String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                                "Content-Length: 11\r\n\r\n" +
                                "Hello World";
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(response.getBytes());
                        while (buffer.hasRemaining()) {
                            ch.write(buffer);
                        }
                        iterator.remove();
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        iterator.remove();
                    }
                }
            }
        }
    }
}
// 存在的问题: 轮询通道的方式,低效,浪费CPU

Selector选择器

Selector 一般称为选择器 ,当然你也可以翻译为 多路复用器 。它是Java NIO核心组件中的一个,用于检查一个或多个NIO Channel(通道)的状态是否处于可读、可写。如此可以实现单线程管理多个channels,也就是可以管理多个网络链接。

在这里插入图片描述

为什么使用Selector?

针对于上面ServerSocketChannel所遗留的问题。仅用单个线程来处理多个Channels的好处是,只需要更少的线程来处理通道。事实上,可以只用一个线程处理所有的通道。对于操作系统来说,线程之间上下文切换的开销很大,而且每个线程都要占用系统的一些资源(如内存)。因此,使用的线程越少越好。

但是,需要记住,现代的操作系统和CPU在多任务方面表现的越来越好,所以多线程的开销随着时间的推移,变得越来越小了。实际上,如果一个CPU有多个内核,不使用多任务可能是在浪费CPU能力。不管怎么说,关于那种设计的讨论应该放在另一篇不同的文章中。在这里,只要知道使用Selector能够处理多个通道就足够了。

Selector的创建

通过调用Selector.open()方法创建一个Selector,如下:

Selector selector = Selector.open();

向Selector注册通道

为了将Channel和Selector配合使用,必须将channel注册到selector上。通过SelectableChannel.register()方法来实现,如下:

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector,Selectionkey.OP_READ);

注意register()方法的第二个参数。这是一个“interest集合”,意思是在通过Selector监听Channel时对什么事件感兴趣。可以监听四种不同类型的事件:

事件类型 SelectionKey常量
Connect SelectionKey.OP_CONNECT
Accept SelectionKey.OP_ACCEPT
Read SelectionKey.OP_READ
Write SelectionKey.OP_WRITE

通道触发了一个事件意思是该事件已经就绪。所以,某个channel成功连接到另一个服务器称为“连接就绪”。一个server socket channel准备好接收新进入的连接称为“接收就绪”。一个有数据可读的通道可以说是“读就绪”。等待写数据的通道可以说是“写就绪”。

如果你对不止一种事件感兴趣,那么可以用“位或”操作符将常量连接起来,如下:

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

SelectionKey

当向Selector注册Channel时,register()方法会返回一个SelectionKey对象。这个对象包含了一些你感兴趣的属性:

  1. interest集合
  2. ready集合
  3. Channel
  4. Selector
  5. 附加的对象(可选)
interest集合

interest集合是你所选择的感兴趣的事件集合。可以通过SelectionKey读写interest集合,

int interestSet = selectionKey.interestOps();

boolean isInterestedInAccept  = (interestSet & SelectionKey.OP_ACCEPT) == SelectionKey.OP_ACCEPT;
boolean isInterestedInConnect = interestSet & SelectionKey.OP_CONNECT;
boolean isInterestedInRead    = interestSet & SelectionKey.OP_READ;
boolean isInterestedInWrite   = interestSet & SelectionKey.OP_WRITE;

可以看到,用“位与”操作interest 集合和给定的SelectionKey常量,可以确定某个确定的事件是否在interest 集合中。

ready集合

ready 集合是通道已经准备就绪的操作的集合。在一次选择(Selection)之后,你会首先访问这个ready set。Selection将在下一小节进行解释。可以这样访问ready集合:

int readySet = selectionKey.readyOps();

可以用像检测interest集合那样的方法,来检测channel中什么事件或操作已经就绪。但是,也可以使用以下四个方法,它们都会返回一个布尔类型:

selectionKey.isAcceptable();
selectionKey.isConnectable();
selectionKey.isReadable();
selectionKey.isWritable();
Channel + Selector
Channel  channel  = selectionKey.channel();
Selector selector = selectionKey.selector();

附加的对象

可以将一个对象或者更多信息附着到SelectionKey上,这样就能方便的识别某个给定的通道。例如,可以附加 与通道一起使用的Buffer,或是包含聚集数据的某个对象。使用方法如下:

selectionKey.attach(theObject);
Object attachedObj = selectionKey.attachment();

还可以在用register()方法向Selector注册Channel的时候附加对象。如:

SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, theObject);

通过Selector选择通道

一旦向Selector注册了一或多个通道,就可以调用几个重载的select()方法。这些方法返回你所感兴趣的事件(如连接、接受、读或写)已经准备就绪的那些通道。换句话说,如果你对“读就绪”的通道感兴趣,select()方法会返回读事件已经就绪的那些通道。

int select():阻塞到至少有一个通道在你注册的事件上就绪了。

int select(long timeout):和select()一样,除了最长会阻塞timeout毫秒(参数)。

int selectNow():不会阻塞,不管什么通道就绪都立刻返回(注:此方法执行非阻塞的选择操作。如果自从前一次选择操作后,没有通道变成可选择的,则此方法直接返回零。)。

select()方法返回的int值表示有多少通道已经就绪。亦即,自上次调用select()方法后有多少通道变成就绪状态。如果调用select()方法,因为有一个通道变成就绪状态,返回了1,若再次调用select()方法,如果另一个通道就绪了,它会再次返回1。如果对第一个就绪的channel没有做任何操作,现在就有两个就绪的通道,但在每次select()方法调用之间,只有一个通道就绪了。

selectedKeys()

一旦调用了select()方法,并且返回值表明有一个或更多个通道就绪了,然后可以通过调用selector的selectedKeys()方法,访问“已选择键集(selected key set)”中的就绪通道。如下所示:

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

当像Selector注册Channel时,Channel.register()方法会返回一个SelectionKey 对象。这个对象代表了注册到该Selector的通道。可以通过SelectionKey的selectedKeySet()方法访问这些对象。

可以遍历这个已选择的键集合来访问就绪的通道。如下:

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove();
}

这个循环遍历已选择键集中的每个键,并检测各个键所对应的通道的就绪事件。

注意每次迭代末尾的keyIterator.remove()调用。Selector不会自己从已选择键集中移除SelectionKey实例。必须在处理完通道时自己移除。下次该通道变成就绪时,Selector会再次将其放入已选择键集中。

SelectionKey.channel()方法返回的通道需要转型成你要处理的类型,如ServerSocketChannel或SocketChannel等。

代码示例

package com.lllpan.local.network.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 结合Selector实现的非阻塞服务端(放弃对channel的轮询,借助消息通知机制)
 */

public class NIOServerV2 {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        // 1. 创建网络服务端ServerSocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 设置为非阻塞模式
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);

        // 2. 构建一个Selector选择器,并且将channel注册上去
        Selector selector = Selector.open();
        // 将serverSocketChannel注册到selector
        SelectionKey selectionKey = serverSocketChannel.register(selector, 0, serverSocketChannel);
        // 对serverSocketChannel上面的accept事件感兴趣(serverSocketChannel只能支持accept操作)
        selectionKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);

        // 3. 绑定端口
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
        System.out.println("启动成功");

        while (true) {
            // 不再轮询通道,改用下面轮询事件的方式.select方法有阻塞效果,直到有事件通知才会有返回
            selector.select();
            // 获取事件
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            // 遍历查询结果e
            Iterator<SelectionKey> iter = selectionKeys.iterator();
            while (iter.hasNext()) {
                // 被封装的查询结果
                SelectionKey key = iter.next();
                // 关注 Read 和 Accept两个事件
                if (key.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.attachment();
                    // 将拿到的客户端连接通道,注册到selector上面
                    SocketChannel clientSocketChannel = server.accept();
                    clientSocketChannel.configureBlocking(false);
                    clientSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, clientSocketChannel);
                    System.out.println("收到新连接 : " + clientSocketChannel.getRemoteAddress());
                }

                if (key.isReadable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.attachment();
                    try {
                        ByteBuffer requestBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                        while (socketChannel.isOpen() && socketChannel.read(requestBuffer) != -1) {
                            // 长连接情况下,需要手动判断数据有没有读取结束 (此处做一个简单的判断: 超过0字节就认为请求结束了)
                            if (requestBuffer.position() > 0break;
                        }

                        // 如果没数据了, 则不继续后面的处理
                        if(requestBuffer.position() == 0continue;
                        requestBuffer.flip();
                        byte[] content = new byte[requestBuffer.limit()];
                        requestBuffer.get(content);
                        System.out.println(new String(content));
                        System.out.println("收到数据,来自:" + socketChannel.getRemoteAddress());

                        // 响应结果 200
                        String response = "HTTP/1.1 200 OK\r\n" +
                                "Content-Length: 11\r\n\r\n" +
                                "Hello World";
                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(response.getBytes());
                        while (buffer.hasRemaining()) {
                            socketChannel.write(buffer);
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        // 取消事件订阅
                        key.cancel();
                    }
                }

                iter.remove();
            }
            selector.selectNow();
        }
        // 问题: 此处一个selector监听所有事件,一个线程处理所有请求事件. 会成为瓶颈! 要有多线程的运用
    }
}

存在的问题:一个selector监听所有事件,一个线程处理所有请求事件,随着并发数量的提高,会成为瓶颈。

在后续文章中会基于现在Selector存在的问题进一步改造Reactor模型。

参考链接

  • https://www.cnblogs.com/crazymakercircle/p/10225159.html
  • https://www.cnblogs.com/loveer/p/11479249.html
  • https://www.cnblogs.com/snailclimb/p/9086334.html
  • https://blog.csdn.net/forezp/article/details/88414741
  • http://ifeve.com/buffers/

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