Java笔记之从IO模型到Netty框架学习初识篇 Java笔记之从IO模型到Netty框架学

什么是Netty
IO模型
BIO

BIO编程简单流程
BIO简单实例

Buffer

Buffer基本使用
Buffer四个主要属性

Channel

本地文件写案例
本地文件读案例
本地文件拷贝案例

Selector

什么是Netty

异步，基于事件驱动的网络应用框架，用以快速开发高性能，高可靠的网络IO程序
主要针对在TCP协议下，面向Clients端的高并发应用
本质是一个NIO框架，适用于服务器通讯等场景

异步：发送请求无需等待响应，程式接着往下走。
事件驱动：一个连接事件或者断开事件，或者读事件或者写事件，发生后的后续处理。

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Netty典型应用：

高性能rpc框架用来远程服务(过程)调用，比如Dubbo。
游戏行业，页面数据交互。
大数据领域如Hadoop高性能通讯和序列化组件（AVRO）。

IO模型简单理解就是用什么通道去进行数据发送和接收。
BIO：一个连接一个线程，连接不做任何事会造成不必要的线程开销。适用于连接数目较小且固定的架构。

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NIO:服务端一个线程（也可以多个），维护一个多路复用器。由多路复用器去处理IO线程。适用于连接数目多且较短的架构

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AIO:异步非阻塞，还未得到广泛应用。适用于连接数目多且连接较长的架构。

BIO
BIO编程简单流程

服务端创建启动ServerSocket
客户端启动Socket对服务器进行通信，默认服务器会对每一个客户创建一个线程。
客户端发出请求后，先咨询线程是否有响应，如果没有则等待或者拒绝。
如果有响应，则等待请求结束后，再继续执行。（阻塞）

BIO简单实例

public class BIOserver {public static void main(String[] args) throws IOException {// 为了方便直接用了Executors创建线程池ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); //指定服务端端口ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666); System.out.println("服务器启动"); while(true){//阻塞等待连接Socket socket = serverSocket.accept(); System.out.println("连接到一个客户端"); //每个连接对应一个线程service.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {handler(socket); }catch (Exception e){e.printStackTrace(); }}}); }}public static void handler(Socket socket) throws IOException {System.out.println("Thread:"+Thread.currentThread().getId()); byte[] bytes = new byte[1024]; InputStream inputStream = socket.getInputStream(); while (true){//阻塞等待读取int n = inputStream.read(bytes); if(n!=-1){System.out.println(new String(bytes,0,n)); }else {break; }}socket.close(); }}

测试：使用windows的telnet

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使用 ctrl+]

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可以在服务端控制台看到，已经读取到发送的数据

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NIO 三大核心部分：Channel(可类比Socket),Buffer,Selector
大概是这个样子。客户端和Buffer交互，Buffer和Channel是一对一的关系。Selector选择操作Channel（事件驱动，如果Channel有事件发生，Selector才去选择操作。）

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Buffer
Buffer基本使用
ByteBuffer使用场景较为广泛。
buffer就是一个内存块，所以说nio是面向块/缓冲，底层是数组。数据读写是通过buffer。可以使用方法flip切换读写。

public class BufferNio {public static void main(String[] args) {//创建buffer容量为5个intIntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(5); //放数据buffer.put(1); buffer.put(2); buffer.put(3); buffer.put(4); buffer.put(5); //读写切换buffer.flip(); //取数据//内部维护一个索引，每次get索引都会往后边移动while(buffer.hasRemaining()){System.out.println(buffer.get()); }}}

Buffer四个主要属性

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacityprivate int mark = -1; private int position = 0; private int limit; private int capacity;

mark：标记，很少改变
position：下一个要被读元素的位置，为下次读写做准备
limit：缓冲器当前的终点，不能对缓冲区极限意外的区域读写，可变。
capacity：不可变，创建时指定的最大容量。
上边出现了读写切换的方法flip，我们看下源码，可以看出来通过改变属性实现可读可写的。

public final Buffer flip() {limit = position; position = 0; mark = -1; return this; }

可以通过啊更改limit或者position来实现你想要的操作。参数自己决定

buffer.limit(2); buffer.position(1);

【Java笔记之从IO模型到Netty框架学习初识篇】
Channel 可读可写，上接Selector，下连Buffer。
当客户端连接ServerSocketChannel时，创建客户端自己的SocketChannel。

本地文件写案例

public class ChannelNio {public static void main(String[] args) throws IOException {String str = "少壮不努力，老大徒伤悲"; //创建输出流FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt"); //获取FileChannelFileChannel channel = os.getChannel(); //创建缓冲ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); //把字符串放入缓冲区buffer.put(str.getBytes()); //反转ByteBufferbuffer.flip(); //将ByteBuffer写入到FileChannelchannel.write(buffer); //关闭流os.close(); }}

图示理解

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本地文件读案例

public class ChannelNio {public static void main(String[] args) throws IOException {FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt"); FileChannel channel = is.getChannel(); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); channel.read(buffer); System.out.println(new String(buffer.array())); is.close(); }}

本地文件拷贝案例
方法一

public class ChannelNio {public static void main(String[] args) throws IOException {FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt"); FileChannel channel = is.getChannel(); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\b.txt"); FileChannel osChannel = os.getChannel(); while (true){buffer.clear(); int i = channel.read(buffer); if(i==-1){break; }buffer.flip(); osChannel.write(buffer); }is.close(); os.close(); }}

方法二

public class ChannelNio {public static void main(String[] args) throws IOException {FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP.md"); FileChannel channel = is.getChannel(); FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP222.md"); FileChannel osChannel = os.getChannel(); osChannel.transferFrom(channel,0,channel.size()); is.close(); os.close(); }}

Selector 用一个线程处理多个客户端连接。可以检测多个注册通道的事件，并作出相应处理。不用维护所有线程。

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Selector可以获得被注册的SocketChannel的一个SelectionKey集合，然后监听select，获得有事件发生的SelectionKey，最后通过SelectionKey获得通道进行相应操作，完成业务。
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