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netty的自我学习(四)—NIO的Selector(选择器)

2022-06-14 星期二 / 0 评论 / 0 点赞 / 102 阅读 / 18894 字

学习这件事,不在乎有没有人督促你,最重要的是在于你自己有没有觉悟和恒心。 温习中,会以笔记的形式记录下自我学习的过程。预计1月底之前更新完毕,请关注。 文章部分图片来源于视频笔记!!非

学习这件事,不在乎有没有人督促你,最重要的是在于你自己有没有觉悟和恒心。

温习中,会以笔记的形式记录下自我学习的过程。预计1月底之前更新完毕,请关注。

文章部分图片来源于视频笔记!!非我自画!!

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netty的自我学习(一)—BIO、NIO、AIO的简单介绍

netty的自我学习(二)—初识NIO以及Buffer

netty的自我学习(三)—NIO的channel

netty的自我学习(四)—NIO的Selector(选择器)

netty的自我学习(五)—NIO之零拷贝

netty的自我学习(六)—Reactor模型以及Netty模型介绍

NIO的Selector基本介绍

  1. Java 的 NIO,用非阻塞的 IO 方式。可以用一个线程,处理多个的客户端连接,就会使用到Selector(选择器)

  2. Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个Channel以事件的方式可以注册到同一个Selector),如果有事件发生,便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道,也就是管理多个连接和请求。

  1. 只有在 连接/通道 真正有读写事件发生时,才会进行读写,就大大地减少了系统开销,并且不必为每个连接都创建一个线程,不用去维护多个线程
  2. 避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

Selector的相关API

Selector 类是一个抽象类, 常用方法和说明如下:
public abstract class Selector implements Closeable { public static Selector open();//得到一个选择器对象public int select(long timeout);//监控所有注册的通道,当其中有 IO 操作可以进行时,将对应的 SelectionKey 加入到内部集合中并返回,参数用来设置超时时间public Set<SelectionKey> selectedKeys();//从内部集合中得到所有的 SelectionKey	}

可以看出里面一个个selectionKey的集合。只要channel(通道)有事件发生,就会拿一个selectionKey,然后就可以便利selectKey集合,通过selectionKey反向得到发生事件的channel。可以简单理解为slectorkey 是跟通道关联的。注意事项

NIO中的 ServerSocketChannel功能类似ServerSocket,SocketChannel功能类似Socketselector 相关方法说明selector.select()//阻塞selector.select(1000);//阻塞1000毫秒,在1000毫秒后返回selector.wakeup();//唤醒selectorselector.selectNow();//不阻塞,立马返还

SelectionKey 的相关API

public abstract class SelectionKey {  public abstract Selector selector();//得到与之关联的 Selector 对象 public abstract SelectableChannel channel();//得到与之关联的通道 public final Object attachment();//得到与之关联的共享数据 public abstract SelectionKey interestOps(int ops);//设置或改变监听事件 public final boolean isAcceptable();//是否可以 accept public final boolean isReadable();//是否可以读public final boolean isWritable();//是否可以写}![](https://user-gold-cdn.xitu.io/2020/1/4/16f6fc27f193659b?w=605&h=221&f=png&s=33345)

NIO 非阻塞 网络编程原理分析图

对上图的说明:

  1. 当客户端连接时,会通过ServerSocketChannel 得到 SocketChannel

  2. Selector 进行监听 select 方法, 返回有事件发生的通道的个数.

  3. 将socketChannel注册到Selector上, register(Selector sel, int ops), 一个selector上可以注册多个SocketChannel

  4. 注册后返回一个 SelectionKey, 会和该Selector 关联(集合),进一步得到各个 SelectionKey (有事件发生)

  5. 在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel , 方法 channel(),可以通过 得到的 channel , 完成业务处理

DEMO演示

package netty.nio;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.*;import java.util.Iterator;import java.util.Set;public class NIOServer {    public static void main(String[] args) throws Exception{        //创建ServerSocketChannel -> ServerSocket        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();        //得到一个Selecor对象        Selector selector = Selector.open();        //绑定一个端口6666, 在服务器端监听        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));        //设置为非阻塞        serverSocketChannel.configureBlocking(false);        //把 serverSocketChannel 注册到  selector 关心 事件为 OP_ACCEPT        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);        System.out.println("注册后的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); // 1        //循环等待客户端连接        while (true) {            //这里我们等待1秒,如果没有事件发生, 返回            if(selector.select(1000) == 0) { //没有事件发生                System.out.println("服务器等待了1秒,无连接");                continue;            }            //如果返回的>0, 就获取到相关的 selectionKey集合            //1.如果返回的>0, 表示已经获取到关注的事件            //2. selector.selectedKeys() 返回关注事件的集合            //   通过 selectionKeys 反向获取通道            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();            System.out.println("selectionKeys 数量 = " + selectionKeys.size());            //遍历 Set<SelectionKey>, 使用迭代器遍历            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator();            while (keyIterator.hasNext()) {                //获取到SelectionKey                SelectionKey key = keyIterator.next();                //根据key 对应的通道发生的事件做相应处理                if(key.isAcceptable()) { //如果是 OP_ACCEPT, 有新的客户端连接                    //该该客户端生成一个 SocketChannel                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();                    System.out.println("客户端连接成功 生成了一个 socketChannel " + socketChannel.hashCode());                    //将  SocketChannel 设置为非阻塞                    socketChannel.configureBlocking(false);                    //将socketChannel 注册到selector, 关注事件为 OP_READ, 同时给socketChannel                    //关联一个Buffer                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));                    System.out.println("客户端连接后 ,注册的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); //2,3,4..                }                if(key.isReadable()) {  //发生 OP_READ                    //通过key 反向获取到对应channel                    SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();                    //获取到该channel关联的buffer                    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)key.attachment();                    channel.read(buffer);                    System.out.println("form 客户端 " + new String(buffer.array()));                }                //手动从集合中移动当前的selectionKey, 防止重复操作                keyIterator.remove();            }        }    }}
package netty.nio;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SocketChannel;public class NIOClient {    public static void main(String[] args) throws Exception{        //得到一个网络通道        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();        //设置非阻塞        socketChannel.configureBlocking(false);        //提供服务器端的ip 和 端口        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666);        //连接服务器        if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {            while (!socketChannel.finishConnect()) {                System.out.println("因为连接需要时间,客户端不会阻塞,可以做其它工作..");            }        }        //...如果连接成功,就发送数据        String str = "hello, 尚硅谷~";        //Wraps a byte array into a buffer        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());        //发送数据,将 buffer 数据写入 channel        socketChannel.write(buffer);        System.in.read();    }}

SocketChannel 和 ServerSocketChannel

SocketChannel

网络 IO 通道,具体负责进行读写操作。NIO 把缓冲区的数据写入通道,或者把通道里的数据读到缓冲区。

public abstract class SocketChannel    extends AbstractSelectableChannel  implements ByteChannel, ScatteringByteChannel, GatheringByteChannel, NetworkChannel{public static SocketChannel open();//得到一个 SocketChannel 通道public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block);//设置阻塞或非阻塞模式,取值 false 表示采用非阻塞模式public boolean connect(SocketAddress remote);//连接服务器public boolean finishConnect();//如果上面的方法连接失败,接下来就要通过该方法完成连接操作public int write(ByteBuffer src);//往通道里写数据public int read(ByteBuffer dst);//从通道里读数据public final SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att);//注册一个选择器并设置监听事件,最后一个参数可以设置共享数据public final void close();//关闭通道}

ServerSocketChannel 在服务器端监听新的客户端 Socket 连接

public abstract class ServerSocketChannel    extends AbstractSelectableChannel    implements NetworkChannel{public static ServerSocketChannel open(),得到一个 ServerSocketChannel 通道public final ServerSocketChannel bind(SocketAddress local),设置服务器端端口号public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block),设置阻塞或非阻塞模式,取值 false 表示采用非阻塞模式public SocketChannel accept(),接受一个连接,返回代表这个连接的通道对象public final SelectionKey register(Selector sel, int ops),注册一个选择器并设置监听事件}

互相讨论、共同进步

文章笔记如有失误,请指出。

持之以恒!

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