支持十万并发的黑科技-NIO

今天是猿灯塔“365天原创计划”第3天。

今天讲：

支持十万并发的黑科技-NIO

翻译过来就是：Dubbo是阿里巴巴开源的基于 Java 的高性能 RPC（一种远程调用） 分布式服务框架（SOA），致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案，以及SOA服务治理方案。

而Dubbo的底层通信框架是Netty,Netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，基于JAVA NIO提供的API实现。而我们今天来好好研究NIO。

一.什么是NIO

JAVA NIO有两种解释：一种叫非阻塞IO（Non-blocking I/O），另一种也叫新的IO（New I/O），其实是同一个概念。
它是一种同步非阻塞的I/O模型，也是I/O多路复用的基础，已经被越来越多地应用到大型应用服务器，成为解决高并发与大量连接、I/O处理问题的有效方式。

NIO是一种基于通道和缓冲区的I/O方式，它可以使用Native函数库直接分配堆外内存（区别于JVM的运行时数据区）

然后通过一个存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的直接引用进行操作。这样能在一些场景显著提高性能，因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。

 

二.NIO三大组件

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（选择器）。传统IO是基于字节流和字符流进行操作
（基于流），而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。
Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

Buffer：
Buffer（缓冲区）是一个用于存储特定基本类型数据的容器。除了boolean外，其余每种基本类型都有一个对应的buffer类。
Buffer类的子类有ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer

Channel：
Channel（通道）表示到实体，如硬件设备、文件、网络套接字或可以执行一个或多个不同 I/O 操作（如读取或写入）
的程序组件的开放的连接。Channel接口的常用实现类有FileChannel（对应文件IO）、DatagramChannel（对应UDP）、
SocketChannel和ServerSocketChannel（对应TCP的客户端和服务器端）。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一个等级的。
只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。

Selector：
Selector（选择器）用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。
即用选择器，借助单一线程，就可对数量庞大的活动I/O通道实施监控和维护。

 

三.NIO服务器端如何实现非阻塞？

如上图：服务器上所有Channel需要向Selector注册，而Selector则负责监视这些Socket的IO状态(观察者)，当其中任意一个或者多个Channel具有可用的IO操作时，

该Selector的select()方法将会返回大于0的整数，该整数值就表示该Selector上有多少个Channel具有可用的IO操作，并提供了selectedKeys（）方法来返回这些Channel对应的SelectionKey集合(一个SelectionKey对应一个就绪的通道)。

正是通过Selector，使得服务器端只需要不断地调用Selector实例的select()方法即可知道当前所有Channel是否有需要处理的IO操作。注：java NIO就是多路复用IO，jdk7之后底层是epoll模型。