tomcat9源码分析（五）--NIO

一、java nio介绍

    java nio全称java non-blocking IO是jdk1.4以后java新增的非阻塞io，完全可以替代之前的阻塞io。

    1.原理及实现

     java nio采用reactor（反应器）模式，使用单线程模拟多线程，节省系统线程创建和线程上下文切换所需要的系统资源消耗。增 加了系统吞吐量。nio包含重要概念 通道、缓冲区、选择器。

   通道和缓冲区（Channels and Buffers）：标准的IO基于字节流和字符流进行操作的，而NIO是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

    通道类型： FileChannel：从文件中读写数据。   DatagramChannel：能通过UDP读写网络中的数据。  SocketChannel：能通过TCP读写网络中的数据。ServerSocketChannel：可以监听新进来的TCP连接，像Web服务器那样。对每一个新进来的连接都会创建一个 SocketChannel。FileChannel比较特殊，它可以与通道进行数据交互， 不能切换到非阻塞模式，套接字通道可以切换到非阻塞模式；

    缓冲区 : 本质上是一块可以存储数据的内存，被封装成了buffer对象而已！缓冲区类型：ByteBuffer、MappedByteBuffer　、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer。

    选择器：相当于一个观察者，用来监听通道感兴趣的事件，一个选择器可以绑定多个通道；

二、tomcat9中的nio使用

    tomcat8之后去掉原来tomcat中支持的bio模式。只支持nio（非阻塞io）和apr（操作系统级别的异步io）模式。说明tomcat开发者认为现在nio的性能在大多数情况下已经至少不低于bio（阻塞io）。之前网上有很多测试在连接数小于1000的时候tomcat的nio模式没有明显的性能提升，甚至还略低于传统的bio模式。这是因为nio优化的性能在线程的资源占用和上下文切换上。如果连接数较少，这种优化就无法体现。在大并发，传统模式需要超多线程的情况下，nio模式的性能才有明显提高。下面我就来总结下tomcat9中nio的实现和使用。

    tomcat9中nio的使用主要逻辑在NioEndpoint这个类中。主要有 Acceptor、Poller、SocketProcessor、Excutor等组件参与。来看下他们是如何来实现连接的接入的吧！

    首先从Connector这个类来说起，这个类是用来处理连接的。

Connector的StartInternal方法

这是这个组件的启动方法，继续看下protocolHandler.start()这个方法里面。protocolHandler是具体的协议处理器。这里默认应该是http1.1的协议处理器。

protocolHandler.start()方法

这个方法里面首先启动了NioEndPoint组件。然后启动一个超时时间守护线程。这个线程我没有仔细去看应该是监测异步请求的超时。应该属于http协议的实现部分，暂不做关注，直接进入endpoint.start()方法。

endpoint.start()方法

继续看下startInternal方法这个方法在具体的实现类中，这里我们看下Nioendpoint的startInternal方法。

Nioendpoint的startInternal方法

看下startAcceptorThreads方法

startAcceptorThreads方法

开始接收请求。那么是如何接受请求的呢。我们进去其中一个AcceptorThreads中看看。我们看下这这个thread中的run方法都干了什么

AcceptorThreads中主要代码

我们看到，AcceptorThreads中主要是先获取了一个链接，然后调用endpoint的setSocketOptions方法，我们看看setSocketOptions方法里都干了什么。

endpoint 的setSocketOptions 方法 

我们看到setSocketOptions 方法首先包装了下channel，然后就把channel注册进了poller里。那poller是如何监听的channel的呢。我们来看下poller的构建及运行。首先我们看下poller的构建方法。

poller的构造方法

可以看出来poller只是对java nio包中selector进行了一个包装。调用poller构造方法时。实际上构造了一个selector.我们再来看看注册方法执行了什么？

poller的注册方法

poller的注册方法只是对socket的channle做了一层封装，然后就注册一个事件。所以tomcat 和javanio相似只是包装了一层哈。