Netty（1）nio

一. NIO 基础

non-blocking io 非阻塞 IO

1. 三大组件

1.1 Channel & Buffer

channel 有一点类似于 stream，它就是读写数据的双向通道，可以从 channel 将数据读入 buffer，也可以将 buffer 的数据写入 channel，而之前的 stream 要么是输入，要么是输出，channel 比 stream 更为底层

常见的 Channel 有

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

  buffer 则用来缓冲读写数据，常见的 buffer 有

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

      1.2 Selector

      selector 单从字面意思不好理解，需要结合服务器的设计演化来理解它的用途

      多线程版设计

      ⚠️ 多线程版缺点

      • 内存占用高
      • 线程上下文切换成本高
      • 只适合连接数少的场景

        线程池版设计

        ⚠️ 线程池版缺点

        • 阻塞模式下，线程仅能处理一个 socket 连接
        • 仅适合短连接场景

          selector 版设计

          selector 的作用就是配合一个线程来管理多个 channel，获取这些 channel 上发生的事件，这些 channel 工作在非阻塞模式下，不会让线程吊***在一个 channel 上。适合连接数特别多，但流量低的场景（low traffic）

          调用 selector 的 select() 会阻塞直到 channel 发生了读写就绪事件，这些事件发生，select 方法就会返回这些事件交给 thread 来处理

          2. ByteBuffer

          有一普通文本文件 data.txt，内容为

          1234567890abcd

          使用 FileChannel 来读取文件内容

          @Slf4jpublic class ChannelDemo1 {    public static void main(String[] args) {        try (RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("helloword/data.txt", "rw")) {            FileChannel channel = file.getChannel();            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);            do {                // 向 buffer 写入                int len = channel.read(buffer);                log.debug("读到字节数：{}", len);                if (len == -1) {                    break;                }                // 切换 buffer 读模式                buffer.flip();                while(buffer.hasRemaining()) {                    log.debug("{}", (char)buffer.get());                }                // 切换 buffer 写模式                buffer.clear();            } while (true);        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

          输出

          10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 读到字节数：1010:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 110:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 210:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 310:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 410:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 510:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 610:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 710:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 810:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 910:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 010:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 读到字节数：410:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - a10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - b10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - c10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - d10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 读到字节数：-1

          2.1 ByteBuffer 正确使用姿势

          1. 向 buffer 写入数据，例如调用 channel.read(buffer)
          2. 调用 flip() 切换至读模式
          3. 从 buffer 读取数据，例如调用 buffer.get()
          4. 调用 clear() 或 compact() 切换至写模式
          5. 重复 1~4 步骤

          2.2 ByteBuffer 结构

          ByteBuffer 有以下重要属性

          • capacity
          • position
          • limit

            一开始

            写模式下，position 是写入位置，limit 等于容量，下图表示写入了 4 个字节后的状态

            flip 动作发生后，position 切换为读取位置，limit 切换为读取限制

            读取 4 个字节后，状态

            clear 动作发生后，状态

            compact 方法，是把未读完的部分向前压缩，然后切换至写模式

            调试工具类

            public class ByteBufferUtil {    private static final char[] BYTE2CHAR = new char[256];    private static final char[] HEXDUMP_TABLE = new char[256 * 4];    private static final String[] HEXPADDING = new String[16];    private static final String[] HEXDUMP_ROWPREFIXES = new String[65536 >>> 4];    private static final String[] BYTE2HEX = new String[256];    private static final String[] BYTEPADDING = new String[16];    static {        final char[] DIGITS = "0123456789abcdef".toCharArray();        for (int i = 0; i > 4 & 0x0F];            HEXDUMP_TABLE[(i             int padding = HEXPADDING.length - i;            StringBuilder buf = new StringBuilder(padding * 3);            for (int j = 0; j