[编织消息框架][网络IO模型]NIO(select and poll)

上面测试论证系统内核在read data时会阻塞，如果我们在把第一个阶段解决掉那么性能就会提高

NIO 编程
JDK 1.4中的java.nio.*包中引入新的Java I/O库，其目的是提高速度。实际上，“旧”的I/O包已经使用NIO重新实现过，即使我们不显式的使用NIO编程，也能从中受益。速度的提高在文件I/O和网络I/O中都可能会发生，但本文只讨论后者。
NIO 简介
NIO我们一般认为是New I/O（也是官方的叫法），因为它是相对于老的I/O类库新增的（其实在JDK 1.4中就已经被引入了，但这个名词还会继续用很久，即使它们在现在看来已经是“旧”的了，所以也提示我们在命名时，需要好好考虑），做了很大的改变。但民间跟多人称之为Non-block I/O，即非阻塞I/O，因为这样叫，更能体现它的特点。而下文中的NIO，不是指整个新的I/O库，而是非阻塞I/O。
NIO提供了与传统BIO模型中的Socket和ServerSocket相对应的SocketChannel和ServerSocketChannel两种不同的套接字通道实现。
新增的着两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。

由于sun公司出技术要考虑兼容历史问题，所以新的NIO操作添加新的对象，其中比较重要的对象

1.Channel 通道 

2.Buffer 缓冲区

3.Selector 多路复用器

4.SelectionKey op key

下面会先对基础知识进行介绍。

1.通道 Channel
我们对数据的读取和写入要通过Channel，它就像水管一样，是一个通道。通道不同于流的地方就是通道是双向的，可以用于读、写和同时读写操作。
底层的操作系统的通道一般都是全双工的，所以全双工的Channel比流能更好的映射底层操作系统的API。而装载数据对象为Buffer
Channel主要分两大类：
SelectableChannel：用户网络读写
FileChannel：用于文件操作

 

2、缓冲区 Buffer
Buffer是一个对象，包含一些要写入或者读出的数据。
在NIO库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中的；在写入数据时，也是写入到缓冲区中。任何时候访问NIO中的数据，都是通过缓冲区进行操作。
缓冲区实际上是一个数组，并提供了对数据结构化访问以及维护读写位置等信息。
具体的缓存区有这些：ByteBuffe、CharBuffer、 ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。他们实现了相同的接口：Buffer。

我们只关心ByteBuffe即可

 

3、多路复用器 Selector
Selector是Java NIO 编程的基础。
Selector提供选择已经就绪的任务的能力：Selector会不断轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面发生读或者写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以获取就绪Channel的集合，进行后续的I/O操作。
一个Selector可以同时轮询多个Channel，因为JDK使用了epoll()代替传统的select实现，所以没有最大连接句柄1024/2048的限制。所以，只需要一个线程负责Selector的轮询，就可以接入成千上万的客户端。

 

4、op key SelectionKey 

SelectionKey 是socket操作集合，有OP_ACCEPT 接收新的socket连接，OP_CONNECT 客户端连接操作，OP_WRITE 数据写入系统操作，OP_READ 数据准备好

要注意的是:由于SelectionKey 状态是叠加的，通过Selector定时轮询，会积累多个SelectionKey同多个op key，所以会返回 Set<SelectionKey> 集合，

当操作完后要删除注册的SelectionKey或清掉状态，这点比较麻烦要开发者自行管理，不太人性

而返回多个SelectionKey应用层不知道是那个socket来源，所以在OP_ACCEPT同OP_CONNECT 操作时就要调用 attach方法绑定标识，而里面用到黑科技 AtomicReferenceFieldUpdater 感兴趣读者可以看下源码

 

小结：通过对象定义跟职责，我们大概组合下如果工作的

1.能过Selector定时轮询，返回 Set<SelectionKey> 进行分发处理

2.遍历Set<SelectionKey> 按不同 op key 切分不同handler 分而治之

3.绑定socet标识，方便提取上下文

4.处理完成后要向集合 移除 SelectionKey同清理状态

5.读写数据 channel 通过Buffer处理

 nonblocking I/O 非阻塞模型：如前端比较熟悉的技术ajax轮询

 I/O multiplexing (select and poll) IO多路复用模型：select先阻塞，有活动套接字才返回。与blocking I/O相比，select会有两次系统调用，但是select能处理多个套接字。

 

 

由于每个对象学习成本较大，加上需要相应的工作经验，估计要三四年网络开发编程经验，还有个比较恶心的地方jdk nio有BUG的，以后再介绍。

了解这些技术起码知道有那些坑，实际使用时能避免出现，解决一个问题时要选择最优方案。

选择netty框架是种不错的选择，毕竟不是每个人都有能力同充足时间开发的。