Самообучение Нетти (4) - Селектор NIO (селектор)

Netty

Чтобы научиться этому делу, неважно, подталкивает вас кто-то или нет, самое главное, есть ли у вас осознанность и настойчивость.

Во время рецензирования процесс самообучения будет фиксироваться в виде заметок. Ожидается обновление до конца января, обратите внимание.

Некоторые фотографии в статье взяты из видеозаметок! ! Нарисовано не мной! !

Самообучение Нетти (1) — краткое введение в BIO, NIO и AIO

Самообучение Нетти (2) — знакомство с NIO и буфером

Самообучение Нетти (3) - канал NIO

Самообучение Нетти (4) - Селектор NIO (селектор)

Самообучение Нетти (5) — нулевая копия NIO

Самообучение Нетти (6) - Введение в модель реактора и модель Нетти

Базовое введение в селектор NIO

  1. NIO в Java использует неблокирующий ввод-вывод. Вы можете использовать поток для обработки нескольких клиентских подключений, и вы будете использовать Selector (селектор)

  2. Selector может определять, происходит ли событие на нескольких зарегистрированных каналах (примечание: несколько каналов могут быть зарегистрированы в одном и том же Selector в виде событий), если событие происходит, он получает событие и затем соответствующим образом обрабатывает каждое событие. Таким образом, только один поток может использоваться для управления несколькими каналами, то есть для управления несколькими соединениями и запросами.

  1. Только когда соединение/канал действительно имеет события чтения и записи, чтение и запись будут выполняться, что значительно снижает нагрузку на систему, и нет необходимости создавать поток для каждого соединения, и нет необходимости поддерживать несколько потоков.
  2. Избегает накладных расходов, вызванных переключением контекста между несколькими потоками.

API, связанный с селектором

Класс Selector является абстрактным классом. Общие методы и описания следующие:
public abstract class Selector implements Closeable { 
public static Selector open();//得到一个选择器对象
public int select(long timeout);//监控所有注册的通道,当其中有 IO 操作可以进行时,将
对应的 SelectionKey 加入到内部集合中并返回,参数用来设置超时时间
public Set<SelectionKey> selectedKeys();//从内部集合中得到所有的 SelectionKey	
}

Вы можете увидеть коллекцию selectionKeys внутри. Пока в канале (канале) происходит событие, будет взят selectionKey, и тогда сбор selectionKey может быть облегчен, а канал, где произошло событие, может быть получен в обратном порядке через selectionKey. Можно просто понять, что селекторная клавиша связана с каналом. Меры предосторожности

NIO中的 ServerSocketChannel功能类似ServerSocket,SocketChannel功能类似Socket

selector 相关方法说明

selector.select()//阻塞
selector.select(1000);//阻塞1000毫秒,在1000毫秒后返回
selector.wakeup();//唤醒selector
selector.selectNow();//不阻塞,立马返还

Связанный API SelectionKey

public abstract class SelectionKey {
  public abstract Selector selector();//得到与之关联的 Selector 对象
 public abstract SelectableChannel channel();//得到与之关联的通道
 public final Object attachment();//得到与之关联的共享数据
 public abstract SelectionKey interestOps(int ops);//设置或改变监听事件
 public final boolean isAcceptable();//是否可以 accept
 public final boolean isReadable();//是否可以读
public final boolean isWritable();//是否可以写
}

![](https://p1-jj.byteimg.com/tos-cn-i-t2oaga2asx/gold-user-assets/2020/1/4/16f6~tplv-t2oaga2asx-image.imagefc27f193659b?w=605&h=221&f=png&s=33345)

Диаграмма анализа принципа неблокирующего сетевого программирования NIO

Пояснение к картинке выше:

  1. Когда клиент подключается, он получает SocketChannel через ServerSocketChannel.

  2. Селектор слушает метод выбора и возвращает количество каналов, на которых произошли события.

  3. Зарегистрируйте socketChannel в селекторе, зарегистрируйте (Selector sel, int ops), несколько SocketChannels могут быть зарегистрированы в одном селекторе

  4. После регистрации возвращается SelectionKey, который будет связан с Selector (коллекцией), и далее получаем каждый SelectionKey (происходят события)

  5. После получения SocketChannel в обратном направлении через SelectionKey метод channel() может завершить бизнес-обработку через полученный канал.

ДЕМО-демо

package netty.nio;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class NIOServer {
    public static void main(String[] args) throws Exception{
        //创建ServerSocketChannel -> ServerSocket
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        //得到一个Selecor对象
        Selector selector = Selector.open();
        //绑定一个端口6666, 在服务器端监听
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));
        //设置为非阻塞
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        //把 serverSocketChannel 注册到  selector 关心 事件为 OP_ACCEPT
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        System.out.println("注册后的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); // 1
        //循环等待客户端连接
        while (true) {
            //这里我们等待1秒,如果没有事件发生, 返回
            if(selector.select(1000) == 0) { //没有事件发生
                System.out.println("服务器等待了1秒,无连接");
                continue;
            }
            //如果返回的>0, 就获取到相关的 selectionKey集合
            //1.如果返回的>0, 表示已经获取到关注的事件
            //2. selector.selectedKeys() 返回关注事件的集合
            //   通过 selectionKeys 反向获取通道
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            System.out.println("selectionKeys 数量 = " + selectionKeys.size());
            //遍历 Set<SelectionKey>, 使用迭代器遍历
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectionKeys.iterator();
            while (keyIterator.hasNext()) {
                //获取到SelectionKey
                SelectionKey key = keyIterator.next();
                //根据key 对应的通道发生的事件做相应处理
                if(key.isAcceptable()) { //如果是 OP_ACCEPT, 有新的客户端连接
                    //该该客户端生成一个 SocketChannel
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    System.out.println("客户端连接成功 生成了一个 socketChannel " + socketChannel.hashCode());
                    //将  SocketChannel 设置为非阻塞
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    //将socketChannel 注册到selector, 关注事件为 OP_READ, 同时给socketChannel
                    //关联一个Buffer
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));

                    System.out.println("客户端连接后 ,注册的selectionkey 数量=" + selector.keys().size()); //2,3,4..
                }
                if(key.isReadable()) {  //发生 OP_READ
                    //通过key 反向获取到对应channel
                    SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
                    //获取到该channel关联的buffer
                    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)key.attachment();
                    channel.read(buffer);
                    System.out.println("form 客户端 " + new String(buffer.array()));
                }
                //手动从集合中移动当前的selectionKey, 防止重复操作
                keyIterator.remove();

            }

        }

    }
}

package netty.nio;

import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) throws Exception{

        //得到一个网络通道
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        //设置非阻塞
        socketChannel.configureBlocking(false);
        //提供服务器端的ip 和 端口
        InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666);
        //连接服务器
        if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {

            while (!socketChannel.finishConnect()) {
                System.out.println("因为连接需要时间,客户端不会阻塞,可以做其它工作..");
            }
        }

        //...如果连接成功,就发送数据
        String str = "hello, 尚硅谷~";
        //Wraps a byte array into a buffer
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
        //发送数据,将 buffer 数据写入 channel
        socketChannel.write(buffer);
        System.in.read();

    }
}

SocketChannel и ServerSocketChannel

SocketChannel

Канал сетевого ввода-вывода, отвечающий за операции чтения и записи. NIO записывает данные из буфера в канал или считывает данные из канала в буфер.

public abstract class SocketChannel    extends AbstractSelectableChannel  implements ByteChannel, ScatteringByteChannel, GatheringByteChannel, NetworkChannel{
public static SocketChannel open();//得到一个 SocketChannel 通道
public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block);//设置阻塞或非阻塞模式,取值 false 表示采用非阻塞模式
public boolean connect(SocketAddress remote);//连接服务器
public boolean finishConnect();//如果上面的方法连接失败,接下来就要通过该方法完成连接操作
public int write(ByteBuffer src);//往通道里写数据
public int read(ByteBuffer dst);//从通道里读数据
public final SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att);//注册一个选择器并设置监听事件,最后一个参数可以设置共享数据
public final void close();//关闭通道
}

ServerSocketChannel прослушивает новые клиентские сокет-соединения на стороне сервера.

public abstract class ServerSocketChannel    extends AbstractSelectableChannel    implements NetworkChannel{
public static ServerSocketChannel open(),得到一个 ServerSocketChannel 通道
public final ServerSocketChannel bind(SocketAddress local),设置服务器端端口号
public final SelectableChannel configureBlocking(boolean block),设置阻塞或非阻塞模式,取值 false 表示采用非阻塞模式
public SocketChannel accept(),接受一个连接,返回代表这个连接的通道对象
public final SelectionKey register(Selector sel, int ops),注册一个选择器并设置监听事件
}

Обсуждайте друг с другом и добивайтесь прогресса вместе

Если в примечаниях к статье есть ошибки, укажите, пожалуйста.

Настойчиво!