以下是我理解的Java原生NIO开发大致流程:
上图大致描述的是服务端的NIO操作。
第一步，绑定一个服务的端口
这与传统阻塞IO中的ServerSocket类似，没什么好说的
第二步，打开通道管理器Selector并在Selector上注册一个事件
当注册的事件发生时，Selector.select()会返回，否则一直阻塞。这一步很有意思，也是NIO第一个与传统IO不同的地方，NIO通过一个Selector线程可以管理大量客户端连接，反之传统IO一个客户端连接进来必须创建一个新的线程为它服务(当然你可以使用连接池)，我们知道线程对服务端来说是十分宝贵的资源，一个服务端进程所包含的线程是有 限的；此外，每个线程会占用一定的内存空间，过多的线程可能导致内存溢出，这种情况下你可能会到想对虚拟机进行调优，比如通过修改参数-Xss限制单个线程大小，但这又可 能导致StackOverFlow；另外，线程调度需要切换上下文，对于操作系统，它需要通过TCB(线程控制块)来对线程进行调度，过多的上下文切换浪费了CPU时间，降低了系统效 率。
第三步，轮循访问Selector，当注册的事件到达时，方法返回
下面的代码可以看到，方法整体是一个死循环，轮询访问Selector，发生某些已经注册在Selector上的事件时，该方法返回。可以通过selector.selectedKeys获取发生的事件，
该方法返回的是一个泛型集合Set<SelectionKey>，遍历这个集合与遍历普通集合没有什么不同，这里我们通过迭代器迭代的原因是我们需要删除已经处理的Key，避免重复处理：
public void listen() throws IOException {// 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(); //这里可以写我们自己的处理逻辑 handle(key); } } }
在第二步时，已经在Selector上注册了Accept事件，当这里的selector.select()返回时，代表客户端已经可以连接了，在handle方法里可以处理这个事件：
public void handle(SelectionKey key) throws IOException { // 客户端请求连接事件 if (key.isAcceptable()){ //从Key里可以很方便的取到注册这个事件的Channel
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);
logger.info("客户端已经连接！");
//客户端连接在通道管理器Selector上注册读事件
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
}
}
上面的代码很简单，我们通过key获取到注册它的那个Channel，在这里是ServerSocketChannel，通过server.accept()获取客户端连接，这里同样可以类比到传统的阻塞
IO，在阻塞IO中我们可以通过ServerSocket.accept获取到socket，唯一不同的是，阻塞IO中的accept方法是阻塞操作，而NIO中是非阻塞的。
当然，仅仅是连接到客户端并没有什么用处，服务端需要有读写数据的能力，比如你可以用NIO实现一个Http服务器(当然最佳实践使用Netty等框架)。所以我们需要在Selector
上注册读事件，同样，当读事件发生时，执行我们自己的业务逻辑。下面是修改后的代码：
public void handle(SelectionKey key) throws IOException { if (key.isAcceptable()){ ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel(); SocketChannel channel = server.accept(); channel.configureBlocking(false); logger.info("客户端已经连接！"); channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); } else if(key.isReadable()){ SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 创建读取缓冲 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); //读取到Buffer中 int read = channel.read(buffer); if(read > 0){ byte[] data = buffer.array(); String msg = new String(data).trim(); logger.info("receive msg: {}",msg) //回写数据 ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("OK".getBytes()); channel.write(outBuffer); }else{ logger.info("client closed!!!"); key.cancel(); } } }
总结
本文大致讲述了使用NIO进行服务器端开发的大致流程，但代码显然仍然存在问题，其一是我们只使用了一个线程执行所有操作，包括接收客户端连接，读取数据，返回数据，对于这个简单的Demo来说已经足够了，但在实际的服务器开发中，例如你想使用NIO开发自己的HTTP服务器，服务器本地需要做大量操作，包括解析用户请求，根据请求路由到某一个Action执行业务逻辑，这其中又很可能某些数据从数据库读取，渲染模板等操作，十分耗时，这无疑又称为系统的瓶颈，再者，使用单一线程不能充分利用多核CPU提供的计算能力。下一篇中会看到，在基于Reactor模型的Netty中，会使用一个Boss线程接收客户端请求，使用多个Worker线程执行具体的业务逻辑。