Java NIO分析

• 原有的 IO 是面向流的、阻塞的，NIO 则是面向块的、非阻塞的

• NIO在数据的读取和写入都不是阻塞的

  • 从通道读取数据时候可能读到数据也可能读不到数据，读不到数据也不会阻塞
  • 写入数据时也不需要阻塞到数据完全写入，只需要将数据交给缓存即可

• NIO因为线程不阻塞，所以一个线程可以处理多个IO读写事件，阻塞IO的话一个IO请求就要分配一个线程来处理

• 在标准IO API中，你可以操作字节流和字符流，但在新IO中，你可以操作通道和缓冲，数据总是从通道被读取到缓冲中或者从缓冲写入到通道。

• Java NIO的服务端只需启动一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，再将事件分发出去给其他线程处理

• java NIO采用了双向通道（channel）进行数据传输，而不是单向的流（stream），在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：

  • 服务端接收客户端连接事件 | SelectionKey.OP_ACCEPT(16)
  • 客户端连接服务端事件 | SelectionKey.OP_CONNECT(8)
  • 读事件 | SelectionKey.OP_READ(1)
  • 写事件 | SelectionKey.OP_WRITE(4)

• java NIO使用了Selector的机制，可以将自己对某个通道感兴趣的事件注册在Selector上，Selector基于内部的机制，会在产生事件的时候进行通知，我们就可以拿到对应的事件进行处理，Selector有两个重要的实现

  • PollSelectorImpl

    这个实现使用了poll的方式实现多路复用选择器，poll会使用轮询的方式检查Sokcet对应事件是否就绪，内部使用链表的方式存储（不确定，源码没找到链表）。

  • EPollSelectorImpl

    这个实现使用了epoll的方式实现多路复用选择器，epoll可以监控的文件描述符数量是可以打开文件的数量上限，epoll获取事件不是通过轮询得到，而是通过给每个文件描述符定义回调得到，linux会在对应的事件就绪时候进行回调通知，该实现也是linux的特有实现。

• 通过调用selector.select()来得到已经就绪的事件，并对事件进行处理

  • select方法内部会进行阻塞，直到有事件返回
  • 也可以使用带有超市时间的select方法，会在超时后直接返回
  • 返回的是一个可以处理的事件数量

• 通过selector.selectedKeys()获取可以处理的事件集合

  • 代表一个个可以处理的事件SelectionKey
  • 每个SelectionKey只包含一个事件，同时内部持有对应的通道（Channel），以下四个方法代表上面对应的四个事件的检查，用以检查是否是对应的事件完成
    • isAcceptable
    • isConnectable
    • isWritable
    • isReadable
  • 从对应的事件中得到通道，可以对通道进行处理，比如接受连接，写入消息，读取消息等等
  • 处理过的SelectionKey需要从集合移除，不然会重复处理

• ByteBuffer

  • NIO针对数据的操作都是针对缓存的，和以前针对流不同
  • 从通道读取数据需要先将数据读取到缓冲区，然后再操作缓冲区
  • 写入数据到通道也需要先将数据写入到缓冲区，然后再操作通道将缓冲区写入到通道
  • nio数据的粘包也需要再这里处理，有些包也许一个缓冲区装不下，就需要利用多个缓冲区将包黏在一起，最后形成一个真正的数据包
  • 使用ByteBuffer.allocate可以分配一个缓冲空间，缓冲空间有堆空间和直接空间之分，堆空间就是在堆上分配的一个缓冲空间，直接空间就是在外部直接内存上分配的内存空间。
  • ByteBuffer内部使用一些下标的标志位来维护数据