JAVA_NIO通信理论基础

java的NIO

包含通道Channel，缓冲区Buffer，选择器selector三个重要的类。

IO多路复用

指的是一个进程/线程可以同时监视多个文件描述符（一个网络连接，操作系统底层使用一个文件描述符来表示），一旦其中的一个或者多个文件描述符可读或者可写，系统内核就通知该进程/线程。

缓冲区Buffer

Buffer是抽象类,Buffer类是一个非线程安全类, 主要数据类型有 ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer、MappedByteBuffer(用于内存映射)。

capacity属性指容量，写入的数据对象的数量一旦初始化，就不能再改；

position属性表示当前位置，读写模式变化时，position会进行调整；limit属性表示读写的最大上限，读写模式切换时变化。

属性mark（标记）就是相当一个暂存属性，暂时保存position的值，方便后面的重复使用position值。

allocate()创建缓冲区, put()写入到缓冲区,flip()翻转(将写入模式翻转成读取模式)，get()从缓冲区读取，rewind() 倒带(重新读取,positon=0，mark清除)，

Buffer.mark()方法的作用是将当前position的值保存起来，放在mark属性中，让mark属性记住这个临时位置；

之后，可以调用Buffer.reset()方法将mark的值恢复到position中，clear( )清空缓冲区。

 

 

 通道Channel

通道可以表示一个底层的文件描述符，例如硬件设备、文件、网络连接等。FileChannel(阻塞,文件IO读写)、SocketChannel(TCP连接读写)、ServerSocketChannel(服务器监听TCP连接的通道)、DatagramChannel(UDP协议数据读写)。

获取File通道

输入输出流 -> getChannel() -> FileChannel，读取：int read（ByteBuffer buf）(写入缓冲区)，（缓冲区翻转 flip）写入通道：int write（ByteBuffer buf）(读取缓冲区)，关闭通道，close()，刷盘：channel.force(true)方法，强制刷新到磁盘。

高效文件复制transferFrom方法。不可以被选择器选择，没有非阻塞模式。

SocketChannel传输通道

静态方法 open() 获得 SocketChannel -> 设置为非阻塞模式 -> connect(ip,port)发起连接，判断 finishConnect() ? 是否完成连接。TCP

ServerSocketChannel通道

监听套接字的 accept()方法，来获取新连接的套接字通道：server.accept()->SocketChannel->设置非阻塞模式。read,flip,write, shutdownOutput()发送-1 终止标记,close。用Selector通道选择器判断通道何时可读。TCP

DatagramChannel数据报通道

open静态方法得 channel->channel.configureBlocking（false）方法，设置成非阻塞模式->接收数据,调用bind方法绑定数据报的监听端口channel.socket().bind() -->

读取 receive（ByteBuffer buf）-> flip() 切换读取buf -> send(buf,new Obj(ip,port))->clear切换写入buf->close关闭。UDP

Selector选择器

选择器的使命是完成IO的多路复用。一个通道代表一条连接通路，通过选择器可以同时监控多个通道的IO（输入输出）状况。选择器和通道的关系，是监控和被监控的关系。

Channel.register（Selector sel, int ops）方法将通道实例注册到一个选择器中。

监听事件

可读：SelectionKey.OP_READ，可写：SelectionKey.OP_WRITE，连接就绪(完成握手连接)： SelectionKey.OP_CONNECT，接收就绪(新连接到来)：SelectionKey.OP_ACCEPT

SelectableChannel可选择通道

FileChannel文件通道就不能被选择器复用，前提：判断它是否继承了抽象类SelectableChannel（可选择通道）.。

SelectionKey选择键

一旦在通道中发生了某些IO事件（就绪状态达成），并且是在选择器中注册过的IO事件，就会被选择器选中，并放入SelectionKey选择键的集合中。简单地理解为：选择键，就是被选中了的IO事件。

选择器使用流程

Selector.open() 静态工厂方法 -> 实例channel.register（Selector sel, int ops）(channel必须设置非阻塞模式)

注意：一个通道，并不一定要支持所有的四种IO事件 -> 选出感兴趣的IO就绪事件, selector.select()-> 选出已经注册的、已经就绪的IO事件，

保存到SelectionKey选择键集合中 -> selector.selectedKeys() ->Set<SelectionKey  -> iterator: SelectionKey  ->IO事件对应业务处理->最后 iterator.remove当前key。

查询重载方法

select()： 阻塞调用， select(long timeout) 阻塞或指定时长，selectNow()：非阻塞，不管有没有IO事件，都会立刻返回；

select() 方法返回的整数值（int整数类型），表示 2次 查询之间发生了IO事件的通道数量。

 

读书笔记

阅读： 《Netty、Redis、Zookeeper高并发实战》