Java Nio

最近在看Netty的源码，顺便了解了一下Java的Nio, 结合JDK源码过了一遍Java NIO Tutorial。下面对其中的一些知识点做下总结。

Java Nio 有三个关键的组件，Channel, Buffer, Selector.

Channel and Buffer

主要包括以下几种Channel和Buffer

  • FileChannel (文件)
  • DatagramChannel (UDP)
  • SocketChannel (TCP)
  • ServerSocketChannel (TCP Server)
  • ByteBuffer
  • CharBuffer
  • DoubleBuffer
  • …

Channel 和 Buffer 之间的数据传输

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┌─────────┐                  ┌─────────┐
│ Channel │--- read to --->  │ Buffer  │
└─────────┘                  └─────────┘
┌─────────┐                  ┌─────────┐
│ Channel │<-- write from -- │ Buffer  │
└─────────┘                  └─────────┘

Channel 之间也可以直接进行数据交互，不通过Buffer. 通过channel的transformTo 或 transformFrom方法来实现。

Buffer 相关的几个指针

  • capacity
  • position
  • limit

Buffer提供的这些方法，本质上就是调整position或者limit的位置：

  • flit()
  • reset()
  • rewind()
  • clear()
  • ….

Scatter/Gather : 将channel中的数据按顺序读进多个buffer/将多个buffer的数据按顺序写入channel

Selector

通常的用法

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//创建selector
Selector selector = Selector.open();

// 配置 channel 为非阻塞，只有在非阻塞的情况下才可以用selector.
// 所以, FileChannel就不能用selector
// A FileChannel cannot be set into non-blocking mode. It always runs in blocking mode
channel.configureBlocking(false);

// 将channel注册到selector中
SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

在register的过程中，相应的selector、channel会被attach到这个selectionKey上，因此可以通过selectionKey的channel()、selector()方法获得绑定在这个key上的channel和selector.
SelectionKey用于表示 selector 用于监听什么事件，可以监听4种事件：

  • SelectionKey.OP_READ
  • SelectionKey.OP_WRITE
  • SelectionKey.OP_CONNECT
  • SelectionKey.OP_ACCPET

如果想监听多种事件，可以通过按位或来实现

样例代码分析

作者jjenkov最后写了一个nio demo https://github.com/fdx321/java-nio-server. 过了一遍源码，工作过程大致如图：

红色圈圈表示一个死循环，整个Server主要有两个线程，

  • SocketAccepter 负责循环接受连接请求，连接建立后创建新的Socket放入队列
  • SocketProcessor 负责循环处理各个client传过来的数据

这只是一个demo，性能并不是很好，从线程模型上就可以看出，只有一个线程来处理各个client的数据，而且中间还有不必要的数据拷贝。

后面我会记录一下Netty的源码分析，到时对这个线程模型应该会有一个明显的对比。

Reference