Nio初探与netty实战

  学习并写作这篇文章的初衷是项目中需要使用中国移动CMPP3.0短信网关协议实现短信发送和接受功能，其中需要基于tcp协议构建长连接，进行客户端与短信网关之间的交互。
  说道tcp协议、长连接和网络编程，必须要提一下netty了。netty是一个基于java nio的，由异步事件驱动的客户端服务器网络框架，用于简单方便构建持续高可靠的网络应用，包括客户端和服务器端的协议。
  netty是基于java nio实现的，对nio进行了封装，使基于netty的nio应用开发过程变得简单和易于维护。java nio，曰：java new io，又曰：java non-blocking io，是jdk 1.4之后提供的新特性。其通过引入byteBuffer缓存池的的数据结构，提高了高并发下io操作的性能。nio网上资料很多，有深到操作系统层面，有浅到api操作层面的技术文档。
  通过文献阅读，我觉得nio与io的区别在于，引入bytebuffer缓存池，使io流的数据先存入缓存池，然后再通过线程池中有限的线程资源进行处理，一方便减少了线程的数量，另一方便提高了io线程的处理效率。而blocking io是同步的，每一次io操作都必须通过一个io线程进行操作，期间不能中断。

1 nio中重要基本概念

nio中有三个基本概念需要了解：

• Channels
• Buffers
• Selectors

1.1 Channels

  channel是一个通道，可理解为一个双向的流。如下图所示：

数据通过channel写到buffer中，也可以从buffer中写回channel。nio中channel的实现由多个，涵盖UDP、TCP、网络io和文件io。主要channel实现：

• FileChannel 连接并处理文件读写的channel
• DatagramChannel 能收发UDP数据包的通道
• SocketChannel 连接到TCP网络套接字的通道
• ServerSocketChannel 服务器端监听TCP连接的通道，是服务器端的SocketChannel

channel之间也可以进行交互，数据可以从一个channel流入另一个channel，如图：

1.2 Buffers

  顾名思义，Buffers是一个数据缓存区，数据直接通过io读写到buffer中，线程从buffer中对数据进行处理而不是直接处理数据。就像火影忍者中春野樱的百豪之术一样，可以将buffer看成一个巨大的查克拉池，数据就是查克拉。
  Buffer还提供了io发送数据的基本数据类型支持。nio中Buffer主要以ByteBuffer类型出现，ByteBuffer具有一个类似队列的数据结构，其中定义了一些属性和方法，方便线程对buffer中数据的操作。主要属性有：
- position 队列游标
- capacity buffer队列的长度
- flip 控制队列 读/写 模式的翻转
- clear，compact 对队列记性清空和清理

channel具有对buffer的处理能力：

Scatter/Reads:

Gather/Writes:

1.3 Selector

  Selector用于管理多个Channel，首先Channel注册到selector上，selector通过检查感兴趣的事件在注册的channels上面是否准备就绪进行channel的选择。Selector允许单线程处理多个channel，使一个单独线程易于管理多个通道。

  pipe对2个线程之间单向数据连接提供支持。

SinkChannel用于从一个线程中读取数据，SourceChannel用于向另一个线程中写入数据。

2 netty

—未完待续