Java中的NIO - Intotw的博客

近日学习Netty，在看书和实践的时候对于书上只言片语的那些话不是十分懂，导致尝试写例子的时候遭遇各种不顺，比如decoder和encoder还有HttpObjectAggregator的添加顺序，研究了一番之后和大家分享一下自己的理解，希望后来人可以少走弯路。

IO与NIO的区别#

IO是Input与Output的缩写，主要意思就是输入输出，主要以及经常使用到的包括网络，文件中的IO。传统IO完整的名称是同步阻塞IO，特点是IO过程中线程阻塞，等待IO返回，Java中普通的Sokcet通讯，都是同步阻塞IO。 NIO完整的名称是同步非阻塞IO，注意这里的区别，并不是异步。NIO需要操作系统底层支持，在Linux中以前有select和poll的机制，现在被更优秀的epoll代替，但这也产生了JavaNIO里selector关于epoll的一个Bug。

两者主要的区别和优缺点列举一下：

IO#

传统IO即SIO等待IO时阻塞线程，所以面对高并发比较无力，连接数越多，需要的线程数多，基本1请求对应1线程，但延迟较低，线程等待数据返回后只需要再等到CPU时间片就可以马上处理在Java中API简单易懂，方便使用，线程模型简单，可以轻松完成1请求1返回的对应

NIO#

通过epoll等机制，可以做到少数线程只轮询事件，轮询到事件后再交由其他线程处理，线程利用率高,面对高并发表现优秀，更少的线程数处理更多的连接，线程无需阻塞等待IO只需处理已经触发的事件,延迟稍高，虽然epoll在事件调度上比select和poll优秀了很多，但是应用程序还是需要遍历事件依次处理,在Java中API看似简单，实际坑多，需要好的线程模型支持，请求与返回之间较难1对1对应

Java中的NIO#

首先大概解释下Java的NIO中比较重要的几个概念

SocketChannel：包括ServerSocketChannel这类，可以简单的认为是代表了连接，事实上使用过程中它一般表现的也像个连接。

Selector：可以认为是一种工具，执行selector可以从连接中获取各个连接就绪好的事件，如读（Read）写（Write）就绪，开启关闭，从ServerSocketChannel中可以接收到新进连接（Accept）事件。

ByteBuffer：封装了一些字节操作方法，可以认为是一个byte数组，类似于IO中读时常定义的byte[] buffer这种，区别是方法更多，可以操作堆内内存，也可以使用堆外内存。

下面上一个简单例子，说明这3个东西具体怎么使用

1
public static void main(String[] args) throws IOException {
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        int channelId=0;
3
        //开启ServerSocketChannel和Selector
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        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
5
        Selector selector = Selector.open();
6
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(
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                InetAddress.getLocalHost(), 4700);
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        //使用ServerSocketChannel绑定端口
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        serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress);
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        //设置非阻塞模式
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        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
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        //设置非阻塞模式将selector注册到该Channel上，并设置该selector在该channel上监听Accept事件，该事件标致一个连接建立
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        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT).attach(
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                channelId++);
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        //循环遍历事件
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        for (;;)  {
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            //执行事件查询，去各个注册到该selector的channel上检查是否有就绪事件，该方法会阻塞，可以设置等待最长时间
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            selector.select();
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            //获取selector检查到的就绪事件
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            Set<SelectionKey> readySelectionKey = selector
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                    .selectedKeys();
22
            Iterator<SelectionKey> it = readySelectionKey.iterator();
23
            while (it.hasNext()) {
24
                SelectionKey selectionKey = it.next();
25
                //事件判断
26
                if (selectionKey.isAcceptable()) {// 客户请求连接
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                    //从key中获取channel
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                    ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) selectionKey
29
                            .channel();
30
                    //因为是Accept事件，调用方法获取具体的连接Channel，SocketChannel
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                    SocketChannel socketChannel=channel.accept();
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                    //同样，给具体的连接注册读写事件，直接使用同一个selector去注册
33
                    socketChannel.configureBlocking(false)
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                            .register(
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                                    selector,
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                                    SelectionKey.OP_READ
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                                            | SelectionKey.OP_WRITE).attach(channelId++);
38
                }
39
                if (selectionKey.isReadable()) {
40
                    //获取附加对象
41
                    int nowChannelId= (int) selectionKey.attachment();
42
                    //可读事件，通过key的方法获取到可读的channel
43
                    SocketChannel clientChannel=(SocketChannel)selectionKey.channel();
44
                    //创建一个大小为64字节
45
                    ByteBuffer receiveBuf = ByteBuffer.allocate(64);
46
                    //从channel中读取数据
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                    clientChannel.read(receiveBuf);
48
                }
49
                if (selectionKey.isWritable()) {// 写数据
50
                    //同读取
51
                    SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
52
                    ByteBuffer sendBuf = ByteBuffer.allocate(64);
53
                    String sendText = "hello,world";
54
                    sendBuf.put(sendText.getBytes());
55
                    sendBuf.flip();
56
                    clientChannel.write(sendBuf);
57
                }
58
                if (selectionKey.isConnectable()) {
59

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                }
61
                //处理完后remove该事件
62
                it.remove();
63
            }
64
        }
65
    }

解释几个关键点：

常用的有2种channel，一个ServerSocketChannel，用来绑定网络端口，获得具体链接，从他的Accept事件中获取具体的连接，另一种则可以认为是具体的某个连接，可以在其之上处理读写事件
selector的注册，参数为（channel，监听的事件，还有附加对象），这里附加对象可以在注册时创建一个对象附加，可以通过key去获取，一般用来标识该channel的种类或者用来持有该channel事件的具体处理对象。
流程简而言之就是不断的select获取连接，再针对每个连接注册读写事件，然后如此循环处理

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