NIO 读数据和写数据方式

通常来说 NIO 中的所有 IO 都是从 Channel(通道) 开始的。

  • 从通道进行数据读取 :创建一个缓冲区,然后请求通道读取数据
  • 从通道进行数据写入 :创建一个缓冲区,填充数据,并要求通道写入数据

数据读取和写入操作图示:

NIO 读写数据的方式

NIO 包含下面几个核心的组件:

  • Channel (通道)
  • Buffer (缓冲区)
  • Selector (选择器)

整个 NIO 体系包含的类远远不止这三个,只能说这三个是 NIO 体系的 “核心 API”。上面已经对这三个概念进行了基本的阐述,这里就不多做解释了。

以下代码示例出自:闪电侠的博客

客户端 IOClient.java 的代码不变,对服务端使用 NIO 进行改造。以下代码较多而且逻辑比较复杂,大家看看就好。

public class NIOServer {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
    // 1. serverSelector负责轮询是否有新的连接,服务端监测到新的连接之后,不再创建一个新的线程,
    // 而是直接将新连接绑定到clientSelector上,这样就不用 IO 模型中 1w 个 while 循环在死等
    Selector serverSelector = Selector.open();
    // 2. clientSelector负责轮询连接是否有数据可读
    Selector clientSelector = Selector.open();

    new Thread(() -> {
      try {
        // 对应IO编程中服务端启动
        ServerSocketChannel listenerChannel = ServerSocketChannel.open();
        listenerChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(3333));
        listenerChannel.configureBlocking(false);
        listenerChannel.register(serverSelector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while (true) {
          // 监测是否有新的连接,这里的1指的是阻塞的时间为 1ms
          if (serverSelector.select(1) > 0) {
            Set<SelectionKey> set = serverSelector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = set.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()) {
              SelectionKey key = keyIterator.next();

              if (key.isAcceptable()) {
                try {
                  // (1)
                  // 每来一个新连接,不需要创建一个线程,而是直接注册到clientSelector
                  SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
                  clientChannel.configureBlocking(false);
                  clientChannel.register(clientSelector, SelectionKey.OP_READ);
                } finally {
                  keyIterator.remove();
                }
              }

            }
          }
        }
      } catch (IOException ignored) {
      }
    }).start();
    new Thread(() -> {
      try {
        while (true) {
          // (2) 批量轮询是否有哪些连接有数据可读,这里的1指的是阻塞的时间为 1ms
          if (clientSelector.select(1) > 0) {
            Set<SelectionKey> set = clientSelector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = set.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()) {
              SelectionKey key = keyIterator.next();

              if (key.isReadable()) {
                try {
                  SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
                  ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                  // (3) 面向 Buffer
                  clientChannel.read(byteBuffer);
                  byteBuffer.flip();
                  System.out.println(
                      Charset.defaultCharset().newDecoder().decode(byteBuffer).toString());
                } finally {
                  keyIterator.remove();
                  key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
                }
              }

            }
          }
        }
      } catch (IOException ignored) {
      }
    }).start();

  }
}

为什么大家都不愿意用 JDK 原生 NIO 进行开发呢?

从上面的代码中大家都可以看出来,是真的难用!除了编程复杂、编程模型难之外,它还有以下让人诟病的问题:

  • JDK 的 NIO 底层由 epoll 实现,该实现饱受诟病的空轮询 bug 会导致 cpu 飙升 100%
  • 项目庞大之后,自行实现的 NIO 很容易出现各类 bug,维护成本较高

因此,Netty 的出现,很大程度上改善了 JDK 原生 NIO 所存在的一些让人难以忍受的问题。

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