基于Netty的RPC架构实战演练(一)-NIO

标签: Java  RPC  NIO

一,传统IO与NIO比较

1,传统IO代码示例:

package OIO;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * 传统socket服务端
 *
 */
public class OioServer {

	@SuppressWarnings("resource")
	public static void main(String[] args) throws Exception {

		ExecutorService newCachedThreadPool = Executors.newCachedThreadPool();
		//创建socket服务,监听10101端口
		ServerSocket server=new ServerSocket(10101);
		System.out.println("服务器启动!");
		while(true){
			//获取一个套接字(阻塞)
			final Socket socket = server.accept();
			System.out.println("来个一个新客户端!");
			newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {
				
				@Override
				public void run() {
					//业务处理
					handler(socket);
				}
			});
			
		}
	}
	
	/**
	 * 读取数据
	 * @param socket
	 * @throws Exception
	 */
	public static void handler(Socket socket){
			try {
				byte[] bytes = new byte[1024];
				InputStream inputStream = socket.getInputStream();
				
				while(true){
					//读取数据(阻塞)
					int read = inputStream.read(bytes);
					if(read != -1){
						System.out.println(new String(bytes, 0, read));
					}else{
						break;
					}
				}
			} catch (Exception e) {
				e.printStackTrace();
			}finally{
				try {
					System.out.println("socket关闭");
					socket.close();
				} catch (IOException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
	}
}
 

传统IO特点:如代码示例中的两个阻塞点server.accept();和inputStream.read(bytes);这说明传统io单线程情况下只能有一个客户端,用线程池可以有多个客户端连接,但是非常消耗性能。传统io的运行可以想象成下图:

2,NIO代码示例:

package NIO;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

/**
 * NIO服务端
 * 
 */
public class NIOServer {
	// 通道管理器
	private Selector selector;

	/**
	 * 获得一个ServerSocket通道,并对该通道做一些初始化的工作
	 * 
	 * @param port
	 *            绑定的端口号
	 * @throws IOException
	 */
	public void initServer(int port) throws IOException {
		// 获得一个ServerSocket通道
		ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
		// 设置通道为非阻塞
		serverChannel.configureBlocking(false);
		// 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
		serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
		// 获得一个通道管理器
		this.selector = Selector.open();
		// 将通道管理器和该通道绑定,并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后,
		// 当该事件到达时,selector.select()会返回,如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
		serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
	}

	/**
	 * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件,如果有,则进行处理
	 * 
	 * @throws IOException
	 */
	public void listen() throws IOException {
		System.out.println("服务端启动成功!");
		// 轮询访问selector
		while (true) {
			// 当注册的事件到达时,方法返回;否则,该方法会一直阻塞
			selector.select();
			// 获得selector中选中的项的迭代器,选中的项为注册的事件
			Iterator<?> ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
			while (ite.hasNext()) {
				SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
				// 删除已选的key,以防重复处理
				ite.remove();

				handler(key);
			}
		}
	}

	/**
	 * 处理请求
	 * 
	 * @param key
	 * @throws IOException
	 */
	public void handler(SelectionKey key) throws IOException {
		
		// 客户端请求连接事件
		if (key.isAcceptable()) {
			handlerAccept(key);
			// 获得了可读的事件
		} else if (key.isReadable()) {
			handelerRead(key);
		}
	}

	/**
	 * 处理连接请求
	 * 
	 * @param key
	 * @throws IOException
	 */
	public void handlerAccept(SelectionKey key) throws IOException {
		ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
		// 获得和客户端连接的通道
		SocketChannel channel = server.accept();
		// 设置成非阻塞
		channel.configureBlocking(false);

		// 在这里可以给客户端发送信息哦
		System.out.println("新的客户端连接");
		// 在和客户端连接成功之后,为了可以接收到客户端的信息,需要给通道设置读的权限。
		channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
	}

	/**
	 * 处理读的事件
	 * 
	 * @param key
	 * @throws IOException
	 */
	public void handelerRead(SelectionKey key) throws IOException {
		// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
		SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
		// 创建读取的缓冲区
		ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
		int read = channel.read(buffer);
		if(read > 0){
			byte[] data = buffer.array();
			String msg = new String(data).trim();
			System.out.println("服务端收到信息:" + msg);
			
			//回写数据
			ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());
			channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
		}else{
			System.out.println("客户端关闭");
			key.cancel();
		}
	}

	/**
	 * 启动服务端测试
	 * 
	 * @throws IOException
	 */
	public static void main(String[] args) throws IOException {
		NIOServer server = new NIOServer();
		server.initServer(8000);
		server.listen();
	}

}

与传统的IO的服务方式相比:

1、增加了一个角色,要有一个专门负责收集客人需求的人。NIO里对应的就是Selector。

2、由阻塞服务方式改为非阻塞服务了,客人吃着的时候服务员不用一直侯在客人旁边了。传统的IO操作,比如read(),当没有数据可读的时候,线程一直阻塞被占用,直到数据到来。NIO中没有数据可读时,read()会立即返回0,线程不会阻塞。

NIO运行方式可以想象成下图:

说明:NIO中,客户端创建一个连接后,先要将连接注册到Selector,相当于客人进入餐厅后,告诉前台你要用餐,前台会告诉你你的桌号是几号,然后你就可能到那张桌子坐下了,SelectionKey就是桌号。当某一桌需要服务时,前台就记录哪一桌需要什么服务,比如1号桌要点菜,2号桌要结帐,服务员从前台取一条记录,根据记录提供服务,完了再来取下一条。这样服务的时间就被最有效的利用起来了。

 

二,

NIO的一些疑问
1、客户端关闭的时候会抛出异常,死循环
解决方案:
int read = channel.read(buffer);
		if(read > 0){
			byte[] data = buffer.array();
			String msg = new String(data).trim();
			System.out.println("服务端收到信息:" + msg);
			
			//回写数据
			ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());
			channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
		}else{
			System.out.println("客户端关闭");
			key.cancel();
		}

 

2、selector.select();阻塞,那为什么说nio是非阻塞的IO?
	selector.select()
	selector.select(1000);不阻塞
	selector.wakeup();也可以唤醒selector
	selector.selectNow();也可以立马返还,视频里忘了讲了,哈,这里补上
3、SelectionKey.OP_WRITE是代表什么意思

OP_WRITE表示底层缓冲区是否有空间,是则响应返还true

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