NIO原理解析

NIO核心图如下：

将所有通道注册到Selector上，通过Buffer来执行对数据的操作

1.缓冲区Buffer

1.1 设计原理

类图：

可以看到，除了boolean，其他七个基本类型都有
MappedByteBuffer：能够实现内存与磁盘的同步更新

本质上是一个数组，不过做了一些封装；任何时候访问NIO中的数据，都是将它放到缓冲区中，而BIO中则是直接读取到Stream中

相关属性、方法：

capacity：容量
limit：可操作范围
mark：https://www.cnblogs.com/qiumingcheng/p/9486925.html
position：get/put的当前位置/索引

clear()：清空
flip()：固定当前缓冲区

下面以几个图来演示一下状态变化：
1.初始，allocate(10):

2.put()四次数据：

3.需要将缓冲区的数据取出来解析了，则需要调用flip()，使我们只能操作从0到4的数据，如果超出这个范围的get，报错为BufferUnderflowException，put报错为BufferOverflowException，这是一个很牛逼的设计理念：

4.get()开始取数据，get()四次：

5.调用clear()，回到初始状态：

2.通道Channel

在NIO中，所有的IO操作都从一个Channel开始。Channel中的数据要么写入Buffer，要么从Buffer读取
类图:

3.反应堆

工作原理图：

反应堆是一个概念，下面看看其落地实现：

3.1 Selector

架构本质就是一个线程负责轮询，分发：

源码分析：

涉及的相关类以及方法：
FileChannel ServerSocketChannel SocketChannel ByteBuffer
ByteBuffer方法:warp#slice#allocate#allocateDirect#asReadOnlyBuffer#MapperByteBuffer#put#get#flip#clear

1.1 selector = Selector.open();:

//java.nio.channels.Selector#open
public static Selector open() throws IOException {
    return SelectorProvider.provider().openSelector();
}

1.1.1 SelectorProvider.provider():

//java.nio.channels.spi.SelectorProvider#provider
public static SelectorProvider provider() {
    synchronized (lock) {
        if (provider != null)
            return provider;
        return AccessController.doPrivileged(
            new PrivilegedAction<SelectorProvider>() {
                public SelectorProvider run() {
                    if (loadProviderFromProperty())
                        return provider;
                    if (loadProviderAsService())
                        return provider;
                    provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();
                    return provider;
                }
            });
    }
}
//sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider#create
public static SelectorProvider create() {
    return new WindowsSelectorProvider();
}

provider：NIO使用了epoll模型，体现在Selector，而provider就是将Selector跟操作系统的epoll联系起来的关键点。

1.1.2 SelectorProvider.provider().openSelector();:

//sun.nio.ch.WindowsSelectorProvider#openSelector
public AbstractSelector openSelector() throws IOException {
    return new WindowsSelectorImpl(this);//调用操作系统底层的API
}
//sun.nio.ch.WindowsSelectorImpl#WindowsSelectorImpl
//epoll模型,此处也开启了pipe
WindowsSelectorImpl(SelectorProvider var1) throws IOException {
    super(var1);
    this.wakeupSourceFd = ((SelChImpl)this.wakeupPipe.source()).getFDVal();
    SinkChannelImpl var2 = (SinkChannelImpl)this.wakeupPipe.sink();
    var2.sc.socket().setTcpNoDelay(true);
    this.wakeupSinkFd = var2.getFDVal();
    this.pollWrapper.addWakeupSocket(this.wakeupSourceFd, 0);
}
//java.nio.channels.spi.AbstractSelector#AbstractSelector
//为WindowsSelectorImpl的父类SelectorImpl的父类
protected AbstractSelector(SelectorProvider provider) {
    this.provider = provider;
}

1.2 ServerSocketChannel.open();:

//java.nio.channels.ServerSocketChannel#open
public static ServerSocketChannel open() throws IOException {
    return SelectorProvider.provider().openServerSocketChannel();
}
//provider()方法同上
//sun.nio.ch.SelectorProviderImpl#openServerSocketChannel
public ServerSocketChannel openServerSocketChannel() throws IOException {
    return new ServerSocketChannelImpl(this);
}
//sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl#ServerSocketChannelImpl
ServerSocketChannelImpl(SelectorProvider var1) throws IOException {
    super(var1);
    this.fd = Net.serverSocket(true);
    this.fdVal = IOUtil.fdVal(this.fd);
    this.state = 0;
}

1.3 server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);:

把Selector和Channel绑定在一起了，也就是把new ServerSocketChannel时创建的FD与Selector绑定在了一起

到这里，Server端就启动完成了，主要创建的对象为：

1.4 selector.select();:

一直深入，最终可以看到：

protected int doSelect(long var1) throws IOException {
	this.subSelector.poll();//轮询pollWrapper中保存的FD，调用native方法poll0
	return this.updateSelectedKeys();
}

解释：