Netty虽然对JAVA NIO 进行了封装，要了解Netty的源码，还是有必要对JAVA的NIO进行了解。以下的类是比较重要的
Selector
多路复用器，可以理解为多个channel注册到一个selector,selector可以轮询这些channel。一个channel注册到selector会返回一个注册凭证即(SelectionKey)。一个多路复用器会维护3种set如下
- keys() 返回所有注册凭证(
SelectionKey) - selectedKeys() 返回的所有有感兴趣事件的注册凭证(
SelectionKey) - cancelled-key 删除的注册凭证(
SelectionKey)
多路复用器的select过程
触发一次多路复用器的select过程，有以下3种方法
- select() 如果没有可操作的事件阻塞等待
- select(long) 如果没有可操作的事件阻塞等待多久
- selectNow() 不会阻塞，立即返回
一次select过程会分为以下3步
-
selector的cancelled-key set 里的
SelectionKey会被移除，也就是对应的channel从selector里移除。 -
当selector轮询到的channel里的事件是它的
SelectionKey里感兴趣的事件，这个SelectionKey就会加入到selector的selectedKeys set里.这个过程又分成2种情况
-
情况1：如果channel对应的
SelectionKey没有加入到selector的selectedKeys set里。那SelectionKey里的ready-operation set会被更新成对应的channel里的事件，而SelectionKey里的ready-operation set之前的值会被丢弃 -
情况2: 如果channel对应的
SelectionKey已经加入到selector的selectedKeys set里。SelectionKey里的ready-operation set会合并当前的channel里的事件，SelectionKey里的ready-operation set之前的值不会被丢弃
- 如果在2的处理过程里，
SelectionKey被删除了，那会执行1
当一个线程在执行selector.select()或selector.select(long)方法阻塞等待时.可以通过另外线程调用以下三种方法来唤醒
- selector.wakeup()
- selector.close()
- 调用阻塞线程的interrupt()
注意Selector里key 和 selected-key sets不是线程安全的，在多线程的情况下需要考虑到同步set. 例如当selected-key sets同时被2个线程获取到，其中第一个线程在iterator的过程中，另个线程修改了sets里的东西(除了调用remove操作)，这样第一个线程会立即抛异常。
SelectableChannel
SelectableChannel可以注册到selector上，当注册完成后会返回一个注册凭证(SelectionKey).
新建的SelectableChannel是阻塞的，可以通过设置configureBlocking(false)改成非阻塞。
如果需要注册到多路复用器配合，是需要改成非阻塞模式
方法
- configureBlocking() 配置阻塞或非阻塞
- isBlocking() 检查当前的channel是哪种模式
ServerSocketChannel的子类
- ServerSocketChannel 服务器channel
- SocketChannel 客户端channel
这2个也是 abstract,实现类分别是
ServerSocketChannelImpl和SocketChannel
ServerSocketChannel通过
SelectorProvider.provider().openSocketChannel();
获取
SocketChannel通过
SelectorProvider.provider().openServerSocketChannel();
获取
SelectionKey
SelectableChannel注册到selector 后,返回的对象是SelectionKey,代表注册的信息，理解为一个注册的凭证（token）.
在channel.register(Selector sel, int ops, Object att)方法里，其中的int ops代表的是感兴趣的操作，可以后续通过interestOps(int ops)来改变
SelectionKey里含有2个key set,
-
interest set即interestOps()返回值,这里是指在selector执行select()的时候,告诉selector感兴趣的事件。可以通过interestOps(int)来改变
-
ready set即readyOps()返回值，是interest set里的子集。
以上返回的都是一个int类型，int类型的每一位都代表了事件类型，事件类型包括了
- OP_READ = 1 << 0
- OP_WRITE = 1 << 2
- OP_CONNECT = 1 << 3
- OP_ACCEPT = 1 << 4
上面的几个事件结合TCP的连接处理图就会清晰的多
方法
- cancel() 使得凭证失效，不会立即失效，而是放到selector的删除key集合（cancelled-key set）中等待下轮selector循环再删除这个注册channel
- interestOps() 返回感兴趣的事件
- interestOps(int) 注册感兴趣的事件
- readyOps() 返回感兴趣的事件里的已经就绪的事件
例子
该例子来源于https://segmentfault.com/a/1190000006824196
结合上面的知识点现在就很好理解下面的代码了
public class NioEchoServer {
private static final int BUF_SIZE = 256;
private static final int TIMEOUT = 3000;
public static void main(String args[]) throws Exception {
// 打开服务端 Socket
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 打开 Selector
Selector selector = Selector.open();
// 服务端 Socket 监听8080端口, 并配置为非阻塞模式
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将 channel 注册到 selector 中.
// 通常我们都是先注册一个 OP_ACCEPT 事件, 然后在 OP_ACCEPT 到来时, 再将这个 Channel 的 OP_READ
// 注册到 Selector 中.
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
// 通过调用 select 方法, 阻塞地等待 channel I/O 可操作
if (selector.select(TIMEOUT) == 0) {
System.out.print(".");
continue;
}
// 获取 I/O 操作就绪的 SelectionKey, 通过 SelectionKey 可以知道哪些 Channel 的哪类 I/O 操作已经就绪.
Iterator<SelectionKey> keyIterator = selector.selectedKeys().iterator();
while (keyIterator.hasNext()) {
SelectionKey key = keyIterator.next();
// 当获取一个 SelectionKey 后, 就要将它删除, 表示我们已经对这个 IO 事件进行了处理.
keyIterator.remove();
if (key.isAcceptable()) {
// 当 OP_ACCEPT 事件到来时, 我们就有从 ServerSocketChannel 中获取一个 SocketChannel,
// 代表客户端的连接
// 注意, 在 OP_ACCEPT 事件中, 从 key.channel() 返回的 Channel 是 ServerSocketChannel.
// 而在 OP_WRITE 和 OP_READ 中, 从 key.channel() 返回的是 SocketChannel.
SocketChannel clientChannel = ((ServerSocketChannel) key.channel()).accept();
clientChannel.configureBlocking(false);
//在 OP_ACCEPT 到来时, 再将这个 Channel 的 OP_READ 注册到 Selector 中.
// 注意, 这里我们如果没有设置 OP_READ 的话, 即 interest set 仍然是 OP_CONNECT 的话, 那么 select 方法会一直直接返回.
clientChannel.register(key.selector(), OP_READ, ByteBuffer.allocate(BUF_SIZE));
}
if (key.isReadable()) {
SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment();
long bytesRead = clientChannel.read(buf);
if (bytesRead == -1) {
clientChannel.close();
} else if (bytesRead > 0) {
key.interestOps(OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);
System.out.println("Get data length: " + bytesRead);
}
}
if (key.isValid() && key.isWritable()) {
ByteBuffer buf = (ByteBuffer) key.attachment();
buf.flip();
SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
clientChannel.write(buf);
if (!buf.hasRemaining()) {
key.interestOps(OP_READ);
}
buf.compact();
}
}
}
}
}