Java笔记之从IO模型到Netty框架学习初识篇_Java教程

什么是Netty

异步，基于事件驱动的网络应用框架，用以快速开发高性能，高可靠的网络IO程序
主要针对在TCP协议下，面向Clients端的高并发应用
本质是一个NIO框架，适用于服务器通讯等场景

异步：发送请求无需等待响应，程式接着往下走。

事件驱动：一个连接事件或者断开事件，或者读事件或者写事件，发生后的后续处理。

Java笔记之从IO模型到Netty框架学习初识篇

Netty典型应用：

高性能rpc框架用来远程服务(过程)调用，比如Dubbo。
游戏行业，页面数据交互。
大数据领域如Hadoop高性能通讯和序列化组件（AVRO）。

IO模型

简单理解就是用什么通道去进行数据发送和接收。

BIO：一个连接一个线程，连接不做任何事会造成不必要的线程开销。适用于连接数目较小且固定的架构。

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NIO:服务端一个线程（也可以多个），维护一个多路复用器。由多路复用器去处理IO线程。适用于连接数目多且较短的架构

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AIO:异步非阻塞，还未得到广泛应用。适用于连接数目多且连接较长的架构。

BIO

BIO编程简单流程

服务端创建启动ServerSocket
客户端启动Socket对服务器进行通信，默认服务器会对每一个客户创建一个线程。
客户端发出请求后，先咨询线程是否有响应，如果没有则等待或者拒绝。
如果有响应，则等待请求结束后，再继续执行。（阻塞）

BIO简单实例

public class BIOserver {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
      // 为了方便直接用了Executors创建线程池
      ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
      //指定服务端端口
      ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
      System.out.println("服务器启动");
      while(true){
          //阻塞等待连接
          Socket socket = serverSocket.accept();
          System.out.println("连接到一个客户端");
          //每个连接对应一个线程
          service.execute(new Runnable() {
              @Override
              public void run() {
                  try {
                      handler(socket);
                  }catch (Exception e){
                      e.printStackTrace();
                  }
              }
          });
      }
  }
  public static void handler(Socket socket) throws IOException {
      System.out.println("Thread:"+Thread.currentThread().getId());
      byte[] bytes = new byte[1024];
      InputStream inputStream = socket.getInputStream();
      while (true){
          //阻塞等待读取
          int n = inputStream.read(bytes);
          if(n!=-1){
              System.out.println(new String(bytes,0,n));
          }else {
              break;
          }
      }
      socket.close();
  }
}

测试：使用windows的telnet

使用 ctrl+]

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可以在服务端控制台看到，已经读取到发送的数据

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NIO

三大核心部分：Channel(可类比Socket),Buffer,Selector

大概是这个样子。客户端和Buffer交互，Buffer和Channel是一对一的关系。Selector选择操作Channel（事件驱动，如果Channel有事件发生，Selector才去选择操作。）

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Buffer

Buffer基本使用

ByteBuffer使用场景较为广泛。

buffer就是一个内存块，所以说nio是面向块/缓冲，底层是数组。数据读写是通过buffer。可以使用方法flip切换读写。

public class BufferNio {
  public static void main(String[] args) {
      //创建buffer容量为5个int
      IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(5);
      //放数据
      buffer.put(1);
      buffer.put(2);
      buffer.put(3);
      buffer.put(4);
      buffer.put(5);
      //读写切换
      buffer.flip();
      //取数据
      //内部维护一个索引，每次get索引都会往后边移动
      while(buffer.hasRemaining()){
          System.out.println(buffer.get());
      }
  }
}

Buffer四个主要属性

  // Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
  private int mark = -1;
  private int position = 0;
  private int limit;
  private int capacity;

mark：标记，很少改变

position：下一个要被读元素的位置，为下次读写做准备

limit：缓冲器当前的终点，不能对缓冲区极限意外的区域读写，可变。

capacity：不可变，创建时指定的最大容量。

上边出现了读写切换的方法flip，我们看下源码，可以看出来通过改变属性实现可读可写的。

  public final Buffer flip() {
      limit = position;
      position = 0;
      mark = -1;
      return this;
  }

可以通过啊更改limit或者position来实现你想要的操作。参数自己决定

      buffer.limit(2);
      buffer.position(1);

Channel

可读可写，上接Selector，下连Buffer。

当客户端连接ServerSocketChannel时，创建客户端自己的SocketChannel。

本地文件写案例

public class ChannelNio {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
      String str = "少壮不努力，老大徒伤悲";
      //创建输出流
      FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
      //获取FileChannel
      FileChannel channel = os.getChannel();
      //创建缓冲
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
      //把字符串放入缓冲区
      buffer.put(str.getBytes());
      //反转ByteBuffer
      buffer.flip();
      //将ByteBuffer写入到FileChannel
      channel.write(buffer);
      //关闭流
      os.close();
  }
}

图示理解

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本地文件读案例

public class ChannelNio {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
      FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
      FileChannel channel = is.getChannel();
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
      channel.read(buffer);
      System.out.println(new String(buffer.array()));
      is.close();
  }
}

本地文件拷贝案例

方法一

public class ChannelNio {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
      FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
      FileChannel channel = is.getChannel();
      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
      FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\b.txt");
      FileChannel osChannel = os.getChannel();
      while (true){
          buffer.clear();
          int i = channel.read(buffer);
          if(i==-1){
              break;
          }
          buffer.flip();
          osChannel.write(buffer);
      }
      is.close();
      os.close();
  }
}

方法二

public class ChannelNio {
  public static void main(String[] args) throws IOException {
      FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP.md");
      FileChannel channel = is.getChannel();
      FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP222.md");
      FileChannel osChannel = os.getChannel();
      osChannel.transferFrom(channel,0,channel.size());
      is.close();
      os.close();
  }
}