Netty-NIO 詳解、說明、優缺

Liunx IO模型

1、阻塞IO模型

2、非阻塞IO模型

3、IO複用

4、信號驅動式IO

5、異步IO

Liunx IO流程

等待數據準備好

從內核向進程複製數據

阻塞IO模式

非阻塞式IO模型

複用IO模型

信號驅動式I/O模型

異步I/O模型

各種I/O模型的比較

同步、異步

同步I/O操作：導致請求進程阻塞，直到I/O操作完成。

異步I/O操作：不導致請求進程阻塞。

Blocking I/O

package demo07;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

public class NnServer {
    private int port;

    public NnServer(int port) {
        this.port = port;
    }

    public void startServer() {
        ServerSocket echoServer = null;
        int i = 0;
        System.out.println("服務器在端口[" + this.port + "]等待客戶請求......");
        try {
            echoServer = new ServerSocket(this.port);
            while (true) {
                Socket clientRequest = echoServer.accept();
                handleRequest(clientRequest, i++);
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println(e);
        }
    }

    private void handleRequest(Socket clientSocket, int clientNo) {
        PrintStream os = null;
        BufferedReader in = null;
        try {
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
            os = new PrintStream(clientSocket.getOutputStream());
            String inputLine;
            while ((inputLine = in.readLine()) != null) {

                // 輸入'Quit'退出
                if (inputLine.equals("Quit")) {
                    System.out.println("關閉與客戶端[" + clientNo + "]......" + clientNo);
                    os.close();
                    in.close();
                    clientSocket.close();
                    break;
                } else {
                    System.out.println("來自客戶端[" + clientNo + "]的輸入： [" + inputLine + "]！");
                    os.println("來自服務器端的響應：" + inputLine);
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            System.out.println("Stream closed");
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        new NnServer(8080).startServer();
    }
}

package demo07;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.PrintWriter;
import java.net.Socket;
import java.net.UnknownHostException;

public class EchoClient {
    public static void main(String[] args) {

        Socket echoSocket = null;
        PrintWriter out = null;
        BufferedReader in = null;

        try {

            echoSocket = new Socket("127.0.0.1", 8080);
            out = new PrintWriter(echoSocket.getOutputStream(), true);
            in = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                    echoSocket.getInputStream()));
            System.out.println("連接到服務器......");
            System.out.println("請輸入消息[輸入\"Quit\"]退出：");
            BufferedReader stdIn = new BufferedReader(new InputStreamReader(
                    System.in));
            String userInput;

            while ((userInput = stdIn.readLine()) != null) {
                out.println(userInput);
                System.out.println(in.readLine());

                if (userInput.equals("Quit")) {
                    System.out.println("關閉客戶端......");
                    out.close();
                    in.close();
                    stdIn.close();
                    echoSocket.close();
                    System.exit(1);
                }
                System.out.println("請輸入消息[輸入\"Quit\"]退出：");
            }
        } catch (UnknownHostException e) {
            System.err.println("Don't know about host: PallaviÕs MacBook Pro.");
            System.exit(1);
        } catch (IOException e) {
            System.err.println("Couldn't get I/O for "
                    + "the connection to: PallaviÕs MacBook Pro.");
            System.exit(1);
        }

    }

}

NIO

NIO = New I/O

NIO 1: JSR 51

JDK 1.4引入

http://jcp.org/en/jsr/detail?id=051

NIO 2: JSR203

JDK 7

http://jcp.org/en/jsr/detail?id=203

NIO

Buffers
Channels
Selectors

NIO 2.0

Update
New File System API
Asynchronous I/O

NIO Buffer

一個 Buffer 本質上是內存中的一塊，可以將數據寫入這塊內存，從這塊內存獲取數據

java.nio 定義了以下幾個 Buffer 的實現

Java NIO Buffer三大核心概念：position、limit、capacity
最好理解的當然是 capacity，它代表這個緩衝區的容量，一旦設定就不可以更改。比如 capacity 爲 1024 的 IntBuffer，代表其一次可以存放 1024 個 int 類型的值。
一旦 Buffer 的容量達到 capacity，需要清空 Buffer，才能重新寫入值。

從寫操作模式到讀操作模式切換的時候（flip），position 都會歸零，這樣就可以從頭開始讀寫了。
寫操作模式下，limit 代表的是最大能寫入的數據，這個時候 limit 等於 capacity。
寫結束後，切換到讀模式，此時的 limit 等於 Buffer 中實際的數據大小，因爲 Buffer 不一定被寫滿了。

java.nio.buffer,緩衝區抽象

ByteBuffer

理解capacity、limit、position、mark
0 – mark – position – limit – capacity

Direct ByteBuffer VS. non-direct ByteBuffer

Non-direct ByteBuffer

HeapByteBuffer,標準的java類
維護一份byte[]在JVM堆上
創建開銷小

Direct ByteBuffer

底層存儲在非JVM堆上,通過native代碼操作
-XX:MaxDirectMemorySize=<size>
創建開銷大

Buffer創建

1、allocate/allocateDirect方法

2、wrap方法

Buffer讀取

1、put/get方法
2、flip方法
3、mark/reset方法
4、compact方法
5、rewind/clear

Buffer複製 – 淺複製


1、duplicate方法

2、asReadOnlyBuffer方法

3、slice方法

Java NIO Channel
所有的 NIO 操作始於通道，通道是數據來源或數據寫入的目的地，主要地， java.nio 包中主要實現的以下幾個 Channel：

FileChannel：文件通道，用於文件的讀和寫
DatagramChannel：用於 UDP 連接的接收和發送
SocketChannel：把它理解爲 TCP 連接通道，簡單理解就是 TCP 客戶端
ServerSocketChannel：TCP 對應的服務端，用於監聽某個端口進來的請求

Java NIO Selector

Selector是Java NIO中的一個組件，用於檢查一個或多個NIO Channel的狀態是否處於可讀、可寫

如此可以實現單線程管理多個channels,也就是可以管理多個網絡鏈接

java.nio.channels.Selector

支持IO多路複用的抽象實體

註冊Seletable Channel

SelectionKey —— 表示Selector和被註冊的channel之間關係,一份憑證

SelectionKey 保存channel感興趣的事件

Selector.select 更新所有就緒的SelectionKey的狀態,並返回就緒的channel個數

迭代Selected Key集合並處理就緒channel

創建Selector(Creating a Selector)

Selector selector = Selector.open();

註冊Channel到Selector上(Registering Channels with the Selector)

channel.configureBlocking(false);
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

register的第二個參數，這個參數是一個“關注集合”，代表關注的channel狀態，
有四種基礎類型可供監聽, 用SelectionKey中的常量表示如下：

SelectionKey.OP_CONNECT
SelectionKey.OP_ACCEPT
SelectionKey.OP_READ
SelectionKey.OP_WRITE

從Selector中選擇channel(Selecting Channels via a Selector)

一旦向Selector註冊了一個或多個channel後，就可以調用select來獲取channel
select方法會返回所有處於就緒狀態的channel
select方法具體如下：

int select()
int select(long timeout)
int selectNow()

select()方法的返回值是一個int，代表有多少channel處於就緒了。也就是自上一次select後有多少channel進入就緒。

selectedKeys()

在調用select並返回了有channel就緒之後，可以通過選中的key集合來獲取channel，這個操作通過調用selectedKeys()方法：

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();

Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();

while(keyIterator.hasNext()) {

    SelectionKey key = keyIterator.next();

    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.

    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.

    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading

    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }

    keyIterator.remove();
}

NIO帶來了什麼

事件驅動模型

避免多線程
單線程處理多任務

非阻塞IO,IO讀寫不再阻塞,而是返回0

基於block的傳輸,通常比基於流的傳輸更高效

更高級的IO函數,zero-copy

IO多路複用大大提高了java網絡應用的可伸縮性和實用性

使用NIO = 高性能

NIO不一定更快的場景

客戶端應用
連接數<1000
併發程度不高
局域網環境下

NIO完全屏蔽了平臺差異(Linux poll/select/epoll, FreeBSD Kqueue)

NIO仍然是基於各個OS平臺的IO系統實現的,差異仍然存在

使用NIO做網絡編程很容易

離散的事件驅動模型，編程困難
陷阱重重

Netty-NIO 詳解、說明、優缺

Liunx IO模型

Liunx IO流程

阻塞IO模式

非阻塞式IO模型

複用IO模型

信號驅動式I/O模型

異步I/O模型

各種I/O模型的比較

同步、異步

Blocking I/O

NIO

Netty-NIO 詳解、說明、優缺

Netty案例

jvm結構、垃圾回收機制詳解

jvm優化命令、工具案例

GC格式、常規優化方式

Mac下配置sublime實現LaTeX

https://yachay.unat.edu.pe/blog/index.php?comment_area=format_blog&comment_component=blog&comment_co

linux以太網驅動總結