1.java nio执行流程,学netty之前要熟悉nio

nio简介

bio必须一个线程处理一个客户端连接,并发低。

nio:非阻塞io,单线程多路复用(多个客户端复用一个线程)。相比bio支持更高并发。

nio服务端只用一个线程。上图是一个简易的线程模型图,实际服务端和客户端都有自己的selector和socketChannel。此图只为突出服务端只用一个线程处理客户都多个连接。后面看完实例和请求过程就可用详细了解。

NIO实例

maven依赖:

<dependencies>
    <dependency>
        <groupId>io.netty</groupId>
        <artifactId>netty-all</artifactId>
        <version>4.1.35.Final</version>
    </dependency>
</dependencies>

实例也可从我github上下载:https://github.com/chendaliu/architectCourse/tree/master/nettyDemo/src/main/java/com/czl/netty/nio

1.server端NIOServer.java:

package com.czl.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public class NIOServer {

    //public static ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 创建一个在本地端口进行监听的服务Socket通道.并设置为非阻塞方式
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        //必须配置为非阻塞才能往selector上注册,否则会报错,selector模式本身就是非阻塞模式
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));
        // 创建一个选择器selector
        Selector selector = Selector.open();
        // 把ServerSocketChannel注册到selector上,并且selector对客户端accept连接操作感兴趣
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

        while (true) {
            System.out.println("等待事件发生。。");
            // 轮询监听channel里的key,select是阻塞的,accept()也是阻塞的
            int select = selector.select();

            System.out.println("有事件发生了。。");
            // 有客户端请求,被轮询监听到
            Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();
            while (it.hasNext()) {
                SelectionKey key = it.next();
                //删除本次已处理的key,防止下次select重复处理
                it.remove();
                handle(key);
            }
        }
    }

    private static void handle(SelectionKey key) throws IOException {
        if (key.isAcceptable()) {
            System.out.println("有客户端连接事件发生了。。");
            ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
            //NIO非阻塞体现:此处accept方法是阻塞的,但是这里因为是发生了连接事件,所以这个方法会马上执行完,不会阻塞
            //处理完连接请求不会继续等待客户端的数据发送
            SocketChannel sc = ssc.accept();
            sc.configureBlocking(false);
            //通过Selector监听Channel时对读事件感兴趣
            sc.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ);
        } else if (key.isReadable()) {
            System.out.println("有客户端数据可读事件发生了。。");
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            //NIO非阻塞体现:首先read方法不会阻塞,其次这种事件响应模型,当调用到read方法时肯定是发生了客户端发送数据的事件
            int len = sc.read(buffer);
            if (len != -1) {
                System.out.println("读取到客户端发送的数据:" + new String(buffer.array(), 0, len));
            }
            ByteBuffer bufferToWrite = ByteBuffer.wrap("HelloClient".getBytes());
            sc.write(bufferToWrite);
            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
        } else if (key.isWritable()) {
            SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
            System.out.println("write事件");
            // NIO事件触发是水平触发
            // 使用Java的NIO编程的时候,在没有数据可以往外写的时候要取消写事件,
            // 在有数据往外写的时候再注册写事件
            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
            //sc.close();
        }
    }
}

2.client端NioClient.java

package com.czl.nio;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public class NioClient {
    //通道管理器
    private Selector selector;

    /**
     * 启动客户端测试
     *
     * @throws IOException
     */
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        NioClient client = new NioClient();
        client.initClient("127.0.0.1", 9000);
        client.connect();
    }

    /**
     * 获得一个Socket通道,并对该通道做一些初始化的工作
     *
     * @param ip   连接的服务器的ip
     * @param port 连接的服务器的端口号
     * @throws IOException
     */
    public void initClient(String ip, int port) throws IOException {
        // 获得一个Socket通道
        SocketChannel channel = SocketChannel.open();
        // 设置通道为非阻塞
        channel.configureBlocking(false);
        // 获得一个通道管理器
        this.selector = Selector.open();

        // 客户端连接服务器,其实方法执行并没有实现连接,需要在listen()方法中调
        //用channel.finishConnect() 才能完成连接
        channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port));
        //将通道管理器和该通道绑定,并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。
        channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);
    }

    /**
     * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件,如果有,则进行处理
     *
     * @throws IOException
     */
    public void connect() throws IOException {
        // 轮询访问selector
        while (true) {
            selector.select();
            // 获得selector中选中的项的迭代器
            Iterator<SelectionKey> it = this.selector.selectedKeys().iterator();
            while (it.hasNext()) {
                SelectionKey key = (SelectionKey) it.next();
                // 删除已选的key,以防重复处理
                it.remove();
                // 连接事件发生
                if (key.isConnectable()) {
                    SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                    // 如果正在连接,则完成连接
                    if (channel.isConnectionPending()) {
                        channel.finishConnect();
                    }
                    // 设置成非阻塞
                    channel.configureBlocking(false);
                    //在这里可以给服务端发送信息哦
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("HelloServer".getBytes());
                    channel.write(buffer);
                    //在和服务端连接成功之后,为了可以接收到服务端的信息,需要给通道设置读的权限。
                    channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);                                            // 获得了可读的事件
                } else if (key.isReadable()) {
                    read(key);
                }
            }
        }
    }

    /**
     * 处理读取服务端发来的信息 的事件
     *
     * @param key
     * @throws IOException
     */
    public void read(SelectionKey key) throws IOException {
        //和服务端的read方法一样
        // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
        // 创建读取的缓冲区
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        int len = channel.read(buffer);
        if (len != -1) {
            System.out.println("客户端收到信息:" + new String(buffer.array(), 0, len));
        }
    }
}

跑起实例

先跑起NIOServer。控制台“等待事件发生。。”说明启动成功。

然后启动NioClient。控制台“客户端收到信息:HelloClient”说明启动成功。

调试查看请求流程

停掉所有服务,debug启动NIOServer,然后debug启动NioClient。需要耐心debug。可按照如下请求过程debug

过程:

# selector+selectionKey(SocketChannel+selector)可监听连接、读、写
1.服务端:启动,新建ServerSocketChannel,注册到selector,生成selectionKey(ServerSocketChannel+selector),负责监听连接事件。
2.客户端:启动,新建SocketChannel和selector,然后与服务端端口建立连接。
3.服务端:selector监听到连接,取出第1步的selectionKey,取到ServerSocketChannel,用ServerSocketChannel新建一个SocketChannel,注册到selector负责监听读操作。
4.客户端:建立连接成功后,把SocketChannel注册到客户端的selector,生成selectionKey,负责监听连接事件。
5.客户端:监听到第4步连接成功。取出第4步新建的selectionKey,取出SocketChannel,向该Channel写入"HelloServer",并把该Channel注册到selector,负责监听读事件。
6.服务端:第3步中监听读事件的selector,监听到第5步客户端的事件。从selector中取出channel(第3步中的那个channel),从通道中读取到数据"HelloServer"。然后向通道写数据"HelloClient"。
7.客户端:第5步中最后负责监听的selector,监听到第6步中服务端的数据,收到"HelloClient"。客户端完成,客户端的selector继续轮询事件。
8.服务端:监听到第6步中自己的写事件,取到channel,取消监听写事件,只监听读事件。

我就是这么debug一遍了解流程的

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