Java筆記之從IO模型到Netty框架學習初識篇
更新時間：2022年03月18日 14:43:09 作者：明天一定.
Netty作為一個已經發(fā)展了十多年的框架，已然非常成熟了，其中有大量的細節(jié)是普通使用者不知道或者不關心的，本文帶你查缺補漏掌握Netty的使用
什么是Netty
- 異步，基于事件驅動的網絡應用框架，用以快速開發(fā)高性能，高可靠的網絡IO程序
- 主要針對在TCP協(xié)議下，面向Clients端的高并發(fā)應用
- 本質是一個NIO框架，適用于服務器通訊等場景
異步：發(fā)送請求無需等待響應，程式接著往下走。
事件驅動：一個連接事件或者斷開事件，或者讀事件或者寫事件，發(fā)生后的后續(xù)處理。
Netty典型應用：
- 高性能rpc框架用來遠程服務(過程)調用，比如Dubbo。
- 游戲行業(yè)，頁面數據交互。
- 大數據領域如Hadoop高性能通訊和序列化組件（AVRO）。
IO模型
簡單理解就是用什么通道去進行數據發(fā)送和接收。
BIO：一個連接一個線程，連接不做任何事會造成不必要的線程開銷。適用于連接數目較小且固定的架構。
NIO:服務端一個線程（也可以多個），維護一個多路復用器。由多路復用器去處理IO線程。適用于連接數目多且較短的架構
AIO:異步非阻塞，還未得到廣泛應用。適用于連接數目多且連接較長的架構。
BIO
BIO編程簡單流程
- 服務端創(chuàng)建啟動ServerSocket
- 客戶端啟動Socket對服務器進行通信，默認服務器會對每一個客戶創(chuàng)建一個線程。
- 客戶端發(fā)出請求后，先咨詢線程是否有響應，如果沒有則等待或者拒絕。
- 如果有響應，則等待請求結束后，再繼續(xù)執(zhí)行。（阻塞）
BIO簡單實例
public class BIOserver {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 為了方便直接用了Executors創(chuàng)建線程池
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
//指定服務端端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
System.out.println("服務器啟動");
while(true){
//阻塞等待連接
Socket socket = serverSocket.accept();
System.out.println("連接到一個客戶端");
//每個連接對應一個線程
service.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
handler(socket);
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
public static void handler(Socket socket) throws IOException {
System.out.println("Thread:"+Thread.currentThread().getId());
byte[] bytes = new byte[1024];
InputStream inputStream = socket.getInputStream();
while (true){
//阻塞等待讀取
int n = inputStream.read(bytes);
if(n!=-1){
System.out.println(new String(bytes,0,n));
}else {
break;
}
}
socket.close();
}
}
測試：使用windows的telnet
使用 ctrl+]
?可以在服務端控制臺看到，已經讀取到發(fā)送的數據
NIO
三大核心部分：Channel(可類比Socket),Buffer,Selector
大概是這個樣子?？蛻舳撕虰uffer交互，Buffer和Channel是一對一的關系。Selector選擇操作Channel（事件驅動，如果Channel有事件發(fā)生，Selector才去選擇操作。）
Buffer
Buffer基本使用
ByteBuffer使用場景較為廣泛。
buffer就是一個內存塊，所以說nio是面向塊/緩沖，底層是數組。數據讀寫是通過buffer?？梢允褂梅椒╢lip切換讀寫。
public class BufferNio {
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建buffer容量為5個int
IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(5);
//放數據
buffer.put(1);
buffer.put(2);
buffer.put(3);
buffer.put(4);
buffer.put(5);
//讀寫切換
buffer.flip();
//取數據
//內部維護一個索引，每次get索引都會往后邊移動
while(buffer.hasRemaining()){
System.out.println(buffer.get());
}
}
}
Buffer四個主要屬性
// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;
mark：標記，很少改變
position：下一個要被讀元素的位置，為下次讀寫做準備
limit：緩沖器當前的終點，不能對緩沖區(qū)極限意外的區(qū)域讀寫，可變。
capacity：不可變，創(chuàng)建時指定的最大容量。
上邊出現了讀寫切換的方法flip，我們看下源碼，可以看出來通過改變屬性實現可讀可寫的。
public final Buffer flip() {
limit = position;
position = 0;
mark = -1;
return this;
}
可以通過啊更改limit或者position來實現你想要的操作。參數自己決定
buffer.limit(2);
buffer.position(1);
Channel
可讀可寫，上接Selector，下連Buffer。
當客戶端連接ServerSocketChannel時，創(chuàng)建客戶端自己的SocketChannel。
本地文件寫案例
public class ChannelNio {
public static void main(String[] args) throws IOException {
String str = "少壯不努力，老大徒傷悲";
//創(chuàng)建輸出流
FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
//獲取FileChannel
FileChannel channel = os.getChannel();
//創(chuàng)建緩沖
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
//把字符串放入緩沖區(qū)
buffer.put(str.getBytes());
//反轉ByteBuffer
buffer.flip();
//將ByteBuffer寫入到FileChannel
channel.write(buffer);
//關閉流
os.close();
}
}
圖示理解
本地文件讀案例
public class ChannelNio {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
FileChannel channel = is.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
channel.read(buffer);
System.out.println(new String(buffer.array()));
is.close();
}
}
本地文件拷貝案例
方法一
public class ChannelNio {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
FileChannel channel = is.getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\b.txt");
FileChannel osChannel = os.getChannel();
while (true){
buffer.clear();
int i = channel.read(buffer);
if(i==-1){
break;
}
buffer.flip();
osChannel.write(buffer);
}
is.close();
os.close();
}
}
方法二
public class ChannelNio {
public static void main(String[] args) throws IOException {
FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP.md");
FileChannel channel = is.getChannel();
FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP222.md");
FileChannel osChannel = os.getChannel();
osChannel.transferFrom(channel,0,channel.size());
is.close();
os.close();
}
}
Selector
用一個線程處理多個客戶端連接。可以檢測多個注冊通道的事件，并作出相應處理。不用維護所有線程。
Selector可以獲得被注冊的SocketChannel的一個SelectionKey集合，然后監(jiān)聽select，獲得有事件發(fā)生的SelectionKey，最后通過SelectionKey獲得通道進行相應操作，完成業(yè)務。
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