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4.2.4 FileChannel
1.可伸缩的网络服务
经典BIO网络服务端代码设计 thread-per-request，每个处理都可以在独立线程中执行。
存在着很多问题，为了更好的可伸缩对其进行优化。
1.1 可伸缩的目标
- 负载增加时（更多客户端连接）的优雅退化
- 性能随着资源（CPU、内存、磁盘、带宽）不断提高
- 同时满足可用性和性能目标：低时延、满足高峰需求、服务质量可调控
1.2 解决方案
分而治之，总体服务分为以上5个处理阶段，网络服务基础处理结构
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分：将整个处理过程分成几个子任务，每个任务执行一个非阻塞的操作
治： 借助JavaNIO机制，IO事件（select）触发分发给自任务handler非阻塞地读写数据。NIO中select方法是阻塞的，而read、write读写是非阻塞的，由于多路复用，多个通道多种事件均可触发select返回，大大减少了阻塞的事件，充分利用了CPU资源。
2.事件驱动设计
事件驱动设计依赖Java NIO机制
| 更高效 | 资源少（不需要每个客户端都创建线程） 低负载 更少的线程切换 |
| 难实现 | 划分非阻塞操作 需跟踪服务逻辑状态 |
3.Reactor模式
Reactor顾名思义，反应，当IO事件发生时程序做出反应，包含两种角色：Reactor、handler（包括acceptor和IOhandler）
1.Reactor响应IO事件，主要调用select阻塞方法查找事件，分发事件给对应handler处理
2.handler执行非阻塞操作（类似于事件监听器），通常根据事件类型分为Acceptor和IOHandler，Acceptor调用accept()非阻塞方法接收连接、IOHandler调用read()和write()读写数据
两个角色的协作：注册监听，需要将handler与具体的事件联系起来，如accept事件、read事件、write事件
3.1 单线程版本
单线程版本是最简易基础版本，Reactor和Acceptor、IOHandler在一个线程中处理，在事件触发时，Reactor根据事件的类型调用给不同的handler的处理方法，如Accept事件则调用Acceptor.runt()，read事件则调用IOHandler.run()。
3.2 多线程版本
战略性地添加线程以实现可伸缩性，主要适用于多核机器。哪些步骤可以添加线程呢？主要又两个方案：
| 增加worker工作线程 | 业务处理handler | |
| 增加Rector线程 | 响应事件Reactor |
- 增加worker工作线程进行handler处理
- 增加Rector线程响应IO事件
3.2.1 工作线程多线程（并行工作者）
工作线程只处理非阻塞的操作，不涉及IO事件的阻塞监听。如下图所示，还是只有一个Reactor（只有一个selector其上绑定了多种事件类型，如Accept、Read、Write)。当IO事件触发其selector的select方法返回后，分发给工作线程处理。
Accept事件：工作线程处理Acceptor中的处理逻辑，接收请求建立新连接，并将新连接的读写事件注册进Reactor的selector选择器上！
Read事件：工作线程Handler依次处理read读取字节流、decode字节流解码、compute业务计算、encode编码成字节流
Write事件：工作线程将准备好的字节流发送给对端
3.2.2 Reactor多线程
主Reactor响应IO事件后，如果是ACCEPT事件则分发给Acceptor处理，如果是读写事件则分发给subReactor进行处理。
Acceptor处理逻辑：接受请求，建立读写通道，注册该通道的读写事件到mainReactor
subReactor逻辑：提交读任务到线程池，写数据到通道
worker线程逻辑：处理线程池中的读任务
4.NIO API
4.1 Buffer
类似与数组，用于存储读写数据
子类有ByteBuffer(CharBuffer, LongBuffer, etc not shown.)
4.2 Channel通道
4.2.1 SelectableChannel
常用的都是这个类的子类
abstract class SelectableChannel implements Channel {
int validOps();
boolean isRegistered();
SelectionKey keyFor(Selector sel);
SelectionKey register(Selector sel, int ops)
throws ClosedChannelException;
void configureBlocking(boolean block)
throws IOException;
boolean isBlocking();
Object blockingLock();
}4.2.2 SocketChannel
主要是可以读写
abstract class SocketChannel implements ByteChannel ... {
static SocketChannel open() throws IOException;
Socket socket();
int validOps();
boolean isConnected();
boolean isConnectionPending();
boolean isInputOpen();
boolean isOutputOpen();
boolean connect(SocketAddress remote) throws IOException;
boolean finishConnect() throws IOException;
void shutdownInput() throws IOException;
void shutdownOutput() throws IOException;
int read(ByteBuffer dst) throws IOException;
int read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length)
throws IOException;
int read(ByteBuffer[] dsts) throws IOException;
int write(ByteBuffer src) throws IOException;
int write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length)
throws IOException;
int write(ByteBuffer[] srcs) throws IOException;
}4.2.3 ServerSocketChannel
响应accept事件
abstract class ServerSocketChannel extends ... {
static ServerSocketChannel open() throws IOException;
int validOps();
ServerSocket socket();
SocketChannel accept() throws IOException;
}4.2.4 FileChannel
abstract class FileChannel implements ... {
int read(ByteBuffer dst);
int read(ByteBuffer dst, long position);
int read(ByteBuffer[] dsts, int offset, int length);
int read(ByteBuffer[] dsts);
int write(ByteBuffer src);
int write(ByteBuffer src, long position);
int write(ByteBuffer[] srcs, int offset, int length);
int write(ByteBuffer[] srcs);
long position();
void position(long newPosition);
long size();
void truncate(long size);
void force(boolean flushMetaDataToo);
int transferTo(long position, int count,
WritableByteChannel dst);
int transferFrom(ReadableByteChannel src,
long position, int count);
FileLock lock(long position, long size, boolean shared);
FileLock lock();
FileLock tryLock(long pos, long size, boolean shared);
FileLock tryLock();
static final int MAP_RO, MAP_RW, MAP_COW;
MappedByteBuffer map(int mode, long position, int size);
}4.3 Selector
选择器，选择ready的事件响应
abstract class Selector {
static Selector open() throws IOException;
Set keys();
Set selectedKeys();
int selectNow() throws IOException;
int select(long timeout) throws IOException;
int select() throws IOException;
void wakeup();
void close() throws IOException;
}4.3.1 SelectionKey
事件key，绑定事件类型和通道
abstract class SelectionKey {
static final int OP_READ, OP_WRITE,
OP_CONNECT, OP_ACCEPT;
SelectableChannel channel();
Selector selector();
boolean isValid();
void cancel();
int interestOps();
void interestOps(int ops);
int readyOps();
boolean isReadable();
boolean isWritable();
boolean isConnectable();
boolean isAcceptable();
Object attach(Object ob);
Object attachment();
}