从IO模型到Netty笔记（二）

 

目录

从代码层面对NIO大致流程加深印象

SelectionKey

 ServerSocketChannel和SocketChannel

 零拷贝

为什么要有Netty

传统阻塞IO服务模型

Reactor模式

Netty模型工作原理

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从IO模型到Netty笔记（一）_运气不好努力来凑-CSDN博客IO模型，NIO三大核心https://blog.csdn.net/wai_58934/article/details/123145720?spm=1001.2014.3001.5501

从代码层面对NIO大致流程加深印象

服务端

public class ProcessNio {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //serverSocketChannel -----> SocketChannel
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        // 得到selector
        Selector selector = Selector.open();
        // 绑定端口监听
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));
        // 设置为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        // 把serverSocketChannel注册到selector，事件为OP_ACCEPT
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        // 等待客户端连接
        while(true){
            //等待一秒，看是否有连接事件发生
            if(selector.select(1000)==0){
                System.out.println("等待一秒无事件发生");
                continue;
            }
            //selector.select大于0，则返回SelectionKey,拿到有事件的集合
            Set selectionKeys = selector.selectedKeys();
            // 遍历事件
            Iterator iterator = selectionKeys.iterator();
            while (iterator.hasNext()){
                SelectionKey key = iterator.next();
                // 判断key是什么事件
                if(key.isAcceptable()){
                    // 为这个连接的客户端生成一个SocketChannel
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    // 注册到selector上并且声明buffer,关注OP_READ
                    socketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
                }
                if(key.isReadable()){
                    // 通过key获取到channel
                    SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
                    // 获取到key的buffer
                    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)key.attachment();
                    channel.read(buffer);
                    System.out.println("收到的数据为："+new String(buffer.array()));
                }
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

客户端

public class ClientNio {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 得到一个通道
        SocketChannel channel = SocketChannel.open();
        channel.configureBlocking(false);
        channel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",6666));
        if(!channel.isConnected()){
            while (!channel.finishConnect()){
                System.out.println("客户端连接需要时间，但是不会阻塞，可以做其他操作");
            }
        }
        String str = "少壮不努力，老大徒伤悲";
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
        channel.write(buffer);
        System.in.read();
    }
}

SelectionKey

表示selector和channel的注册关系。

 可以查看注册到selector的key和有事件发生的key，方法如下

        selector.keys(); //全部
        selector.selectedKeys(); //有事件发生

其他常用相关方法

 ServerSocketChannel和SocketChannel

ServerSocketChannel在服务端监听新的客户端的连接。

 SocketChannel网络IO通道具体负责进行读写操作。

 零拷贝

优势：更少的上下文切换，更少的cpu缓存伪共享以及无cpu校验和计算。

从操作系统层面来说，内核数据只有一份（比如说不拷贝到socket buffer）就是零拷贝

从四次拷贝变为两次拷贝

四次拷贝是指：硬件数据进行DMA拷贝到内核，从内核缓冲拷贝（cpu拷贝）到用户缓冲，从用户缓冲拷贝（cpu拷贝）到socket缓冲，最后用DMA拷贝到协议栈

两次拷贝是指：从硬件驱动到内核缓冲的DMA拷贝（其实内核缓冲还需要将描述信息拷贝到socket缓冲，但由于数据量不大，所以忽略），从内核缓冲到协议栈的DMA拷贝

 在方法transferTo()中就用到了零拷贝

为什么要有Netty

也就是说NIO有什么不好~

1. NIO的类库和API繁杂
2. 需要具有额外的线程和网络编程的能力才能写出很好的NIO程序
3. 过程繁杂，需要对断线重连，失败缓存等问题做处理
4. Selector的空轮询导致CPU爆满

传统阻塞IO服务模型

每个请求需要独立的线程处理。并发量大时，占用很大的系统资源

采用阻塞IO的方式，比如read，去造成线程资源浪费

Reactor模式

 使用IO复用监听事件，收到事件后分发。

核心组成包括：Reactor和Handlers

Reactor：负责监听和分发事件，分发到适当的处理程序对IO做出反应

Handlers：处理IO事件的实际事件

 模式分类：单Reactor单线程，单Reactor多线程，主从Reactor多线程（netty基于此模式做出改进）

单Reactor单线程：处理线程只有一个，会造成阻塞，cpu不能充分利用。

单Reactor多线程：在这里，handler只负责响应事件，不做具体业务处理，具体处理由后边work线程池的线程处理，并将结果返回给handler，handler可以把结果返回给client。reactor在这里是单线程，在高并发场景中容易出现性能瓶颈。由于数据共享和访问，需要保证不出现线程安全问题。

主从Reactor多线程：在单Reactor多线程基础上，把reactor分为处理连接和处理读写，处理读写的reactor又可以为多线程，编程复杂度较高，在nginx、netty、memcached中都有广泛使用。

NIO有关知识(二)_运气不好努力来凑-CSDN博客Reactor？解析netty小demo。简单了解https://blog.csdn.net/wai_58934/article/details/122905772

Netty模型工作原理

右下角的pipeline可以简单的理解为包含了channel，里边还包含了很多处理器。