bio/aio/nio以及多路复用器

bio/nio/aio

先看一下这三种的名词解释。
bio：同步阻塞io；
nio：同步非阻塞io；
aio：异步非阻塞io；

通过解释之后，引申出几个概念，什么是同步与异步，什么是阻塞与非阻塞。

同步就是需要自己去监听事件是佛欧有返回结果，而异步是其他线程去做这件事。
阻塞的意思的，比如在bio中，我调用了accept方法，会一直阻塞在这里，直到有连接事件发生，这种酒属于阻塞事件，非阻塞就是在nio中我们调用accept方法，会马上返回结果，线程可以去处理其他事情，这就是非阻塞。

bio模型：

nio模型：

那么为什么netty不使用看上去更高大上的aio，而是使用nio的，其实netty5是使用aio的，但是因为操作系统对aio的支持还不是特别好，而且aio的代码处理逻辑又特别复杂，所以netty5官方不建议使用，现在主流的版本是netty4还是在使用nio的。

多路复用器

当使用bio我们服用断的代码是这样的。

package cn.darwin.base.bio;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.charset.StandardCharsets;public class BioServer {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9001);for (; ; ) {final Socket accept = serverSocket.accept();new Thread(() -> {try {while (true) {byte[] bytes = new byte[1024];final int read = accept.getInputStream().read(bytes);if (read != -1) {System.out.println(new String(bytes));}accept.getOutputStream().write("欢迎".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));accept.getOutputStream().flush();}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
}

在调用accept的时候会堵塞住，做不了其他的操作，这也就是为什么bio会有著名的c10k问题，就是一个服务端连接1W个客户端，性能就会有极大的瓶颈。

而nio将channel设置为非阻塞之后，accept将会立刻返回结果，我们可以将这些个channel放到一个集合中去，然后循环遍历这个list有没有事件发生，即可一个线程处理多个客户端的连接，代码如下：

package cn.darwin.base.nio;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ServerChannel;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;public class NioServer {public static void main(String[] args) throws IOException {List<SocketChannel> channelList = new LinkedList<>();ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9002));final Selector open = Selector.open();serverSocketChannel.configureBlocking(false);while (true) {final SocketChannel accept = serverSocketChannel.accept();if (accept != null) {accept.configureBlocking(false);channelList.add(accept);}final Iterator<SocketChannel> iterator = channelList.iterator();while (iterator.hasNext()) {ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);final int read = iterator.next().read(byteBuffer);if (read != -1) {System.out.println(new String(byteBuffer.array()));}}}}
}

那么，这样就是比较好的操作了么，假设我们现在一共有100000个链接，每次只有10个左右的连接会有事件发生，我每次要去遍历所有的list么？多路复用器就是我们只去获取那些有事件发生的文件描述符。这种在操作系统层面有几种实现，poll、select、epoll，poll和select还是轮训每个文件操作符看哪个有事件发生，而epoll是在内部维护了一个红黑树和链表，当有数据到达网卡的时候，会触发硬中断，会把这些有事件的放到红黑树中，然后当调用系统函数epoll_wait的时候会将有事件的附件描述符返回。epoll还有两个系统调用，分别是epoll_create和epoll_ctl，分别用于初始化epoll和把文件描述符添加到红黑树中。这就是nio的核心组件selector主要做的事情。

package cn.darwin.base.nio;import io.netty.buffer.ByteBuf;
import io.netty.channel.ServerChannel;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectableChannel;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
import java.util.Set;public class NioServer {public static void main(String[] args) throws IOException {ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(9002));serverSocketChannel.configureBlocking(false);final Selector selector = Selector.open();serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while (true) {selector.select();final Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();while (iterator.hasNext()) {SelectionKey selectionKey = iterator.next();if (selectionKey.isAcceptable()) {ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel)selectionKey.channel();final SocketChannel accept = channel.accept();accept.configureBlocking(false);accept.register(selector,SelectionKey.OP_READ);} else {SocketChannel socketChannel = (SocketChannel)selectionKey.channel();ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);final int read = socketChannel.read(byteBuffer);if (read != -1) {System.out.println(new String(byteBuffer.array()));}}iterator.remove();}}}
}

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