NIO

在学习Netty之前，我们需要先了解一下NIO，以便更好的学习Netty

NIO是non-blocking io，也就是非阻塞IO

1.三大组件

1.1 channel & Buffer

channel 有一点类似于 stream，它就是读写数据的双向通道，可以从 channel 将数据读入 buffer，也可以将 buffer 的数据写入 channel，而之前的 stream 要么是输入，要么是输出，channel 比 stream 更为底层

常见的 Channel 有

• FileChannel
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

buffer 则用来缓冲读写数据，常见的 buffer 有

• ByteBuffer
  • MappedByteBuffer
  • DirectByteBuffer
  • HeapByteBuffer
• ShortBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• FloatBuffer
• DoubleBuffer
• CharBuffer

1.2 Selector

需要搭配实际案例来理解它的用途

假设我们现在需要设计一个聊天软件，那我们如何做到一个服务端与多个客户端通信呢？

多线程版设计

多线程版缺点

• 内存占用高，一个客户端一条线程
• 线程上下文切换成本高
• 只适合连接数少的场景

线程池版设计

线程池版缺点

• 阻塞模式下，线程仅能处理一个socket连接
• 仅适合短链接场景

selector版设计

selector 的作用就是配合一个线程来管理多个 channel，获取这些 channel 上发生的事件，这些 channel 工作在非阻塞模式下，不会让线程吊死在一个 channel 上。适合连接数特别多，但流量低的场景（low traffic）

调用 selector 的 select() 会阻塞直到 channel 发生了读写就绪事件，这些事件发生，select 方法就会返回这些事件交给 thread 来处理

举个实际生活中的案例，餐厅中的服务员就是一个thread，而每桌的顾客就是一个channel，一个服务员负责多组顾客，而服务员需要一个监视器，监视器就是selector，例如海底捞的服务员他的selector就是他的眼睛，当看到顾客桌子上没饮品时过去帮忙加上。

2. ByteBuffer

通过以下一个案例来了解ByteBuffer

@Slf4j
@SpringBootTest
public class TestByteBuffer {
    @Test
    public void byteBuffer(){
        /**
         * 获取FileChannel(两种方式)
         * 1. 输入输出流
         * 2. RandomAccessFile
         */
        try(FileChannel channel = new FileInputStream("test.txt").getChannel()) { //channel实现了Closeable接口，可以结束时自动释放资源
            //创建一个缓冲区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            while (true) {
                //从channel中读取数据，写入buffer
                int len = channel.read(buffer);
                log.debug("当前读取字节数:{}" , len);
                if (len == -1) { //len为-1时代表数据已经读完
                    break;
                }
                //打印buffer中的内容
                buffer.flip(); //将buffer切换为读模式
                while (buffer.hasRemaining()) { //只要buffer中还有数据就一直读
                    byte b = buffer.get();
                    log.debug("实际字节:{}", (char) b);
                }
                buffer.clear(); //将buffer切换为写模式
            }
        }catch (IOException e) {
        }
    }
}

输出如下

13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 当前读取字节数:10
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:1
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:2
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:3
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:4
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:5
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:6
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:7
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:8
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:9
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:0
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 当前读取字节数:4
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:a
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:b
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:c
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 实际字节:d
13:37:44 [DEBUG] [main] c.y.n.TestByteBuffer - 当前读取字节数:-1

2.1 正确使用步骤

1. 向ByteBuffer中写入数据
2. 调用flip()方法将buffer切换为读模式
3. 从ByteBuffer中读数据
4. 调用clear()方法将buffer切换为写模式
5. 重复1-4步骤

2.2 内部结构

通过观察源码，可以发现ByteBuffer有几个比较重要的属性

1. position：类似于循环中的指针，position标记的是下一个待读/写的位置
2. limit：写入/读取限制
3. capacity：容量

执行以下代码创建一个新的ByteBuffer

通过allocate()创建的ByteBuffer默认是在写模式下

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);

下图表示写入了4个数据后的状态

通过调用flip()方法将ByteBuffer切换为读模式，以下是flip()源码以及切换后的状态

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

调用get()方法读取4个字节后的状态如下

调用clear()方法切换为写模式

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

另外还有一个compact() 方法，是把未读完的部分向前压缩，然后切换至写模式

调试工具类

public class ByteBufferUtil {
    private static final char[] BYTE2CHAR = new char[256];
    private static final char[] HEXDUMP_TABLE = new char[256 * 4];
    private static final String[] HEXPADDING = new String[16];
    private static final String[] HEXDUMP_ROWPREFIXES = new String[65536 >>> 4];
    private static final String[] BYTE2HEX = new String[256];
    private static final String[] BYTEPADDING = new String[16];

    static {
        final char[] DIGITS = "0123456789abcdef".toCharArray();
        for (int i = 0; i < 256; i++) {
            HEXDUMP_TABLE[i << 1] = DIGITS[i >>> 4 & 0x0F];
            HEXDUMP_TABLE[(i << 1) + 1] = DIGITS[i & 0x0F];
        }

        int i;

        // Generate the lookup table for hex dump paddings
        for (i = 0; i < HEXPADDING.length; i++) {
            int padding = HEXPADDING.length - i;
            StringBuilder buf = new StringBuilder(padding * 3);
            for (int j = 0; j < padding; j++) {
                buf.append("   ");
            }
            HEXPADDING[i] = buf.toString();
        }

        // Generate the lookup table for the start-offset header in each row (up to 64KiB).
        for (i = 0; i < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length; i++) {
            StringBuilder buf = new StringBuilder(12);
            buf.append(NEWLINE);
            buf.append(Long.toHexString(i << 4 & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));
            buf.setCharAt(buf.length() - 9, '|');
            buf.append('|');
            HEXDUMP_ROWPREFIXES[i] = buf.toString();
        }

        // Generate the lookup table for byte-to-hex-dump conversion
        for (i = 0; i < BYTE2HEX.length; i++) {
            BYTE2HEX[i] = ' ' + StringUtil.byteToHexStringPadded(i);
        }

        // Generate the lookup table for byte dump paddings
        for (i = 0; i < BYTEPADDING.length; i++) {
            int padding = BYTEPADDING.length - i;
            StringBuilder buf = new StringBuilder(padding);
            for (int j = 0; j < padding; j++) {
                buf.append(' ');
            }
            BYTEPADDING[i] = buf.toString();
        }

        // Generate the lookup table for byte-to-char conversion
        for (i = 0; i < BYTE2CHAR.length; i++) {
            if (i <= 0x1f || i >= 0x7f) {
                BYTE2CHAR[i] = '.';
            } else {
                BYTE2CHAR[i] = (char) i;
            }
        }
    }

    /**
     * 打印所有内容
     * @param buffer
     */
    public static void debugAll(ByteBuffer buffer) {
        int oldlimit = buffer.limit();
        buffer.limit(buffer.capacity());
        StringBuilder origin = new StringBuilder(256);
        appendPrettyHexDump(origin, buffer, 0, buffer.capacity());
        System.out.println("+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+");
        System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), oldlimit);
        System.out.println(origin);
        buffer.limit(oldlimit);
    }

    /**
     * 打印可读取内容
     * @param buffer
     */
    public static void debugRead(ByteBuffer buffer) {
        StringBuilder builder = new StringBuilder(256);
        appendPrettyHexDump(builder, buffer, buffer.position(), buffer.limit() - buffer.position());
        System.out.println("+--------+-------------------- read -----------------------+----------------+");
        System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), buffer.limit());
        System.out.println(builder);
    }

    private static void appendPrettyHexDump(StringBuilder dump, ByteBuffer buf, int offset, int length) {
        if (isOutOfBounds(offset, length, buf.capacity())) {
            throw new IndexOutOfBoundsException(
                    "expected: " + "0 <= offset(" + offset + ") <= offset + length(" + length
                            + ") <= " + "buf.capacity(" + buf.capacity() + ')');
        }
        if (length == 0) {
            return;
        }
        dump.append(
                "         +-------------------------------------------------+" +
                        NEWLINE + "         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |" +
                        NEWLINE + "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");

        final int startIndex = offset;
        final int fullRows = length >>> 4;
        final int remainder = length & 0xF;

        // Dump the rows which have 16 bytes.
        for (int row = 0; row < fullRows; row++) {
            int rowStartIndex = (row << 4) + startIndex;

            // Per-row prefix.
            appendHexDumpRowPrefix(dump, row, rowStartIndex);

            // Hex dump
            int rowEndIndex = rowStartIndex + 16;
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
                dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append(" |");

            // ASCII dump
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
                dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append('|');
        }

        // Dump the last row which has less than 16 bytes.
        if (remainder != 0) {
            int rowStartIndex = (fullRows << 4) + startIndex;
            appendHexDumpRowPrefix(dump, fullRows, rowStartIndex);

            // Hex dump
            int rowEndIndex = rowStartIndex + remainder;
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
                dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append(HEXPADDING[remainder]);
            dump.append(" |");

            // Ascii dump
            for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
                dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);
            }
            dump.append(BYTEPADDING[remainder]);
            dump.append('|');
        }

        dump.append(NEWLINE +
                "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");
    }

    private static void appendHexDumpRowPrefix(StringBuilder dump, int row, int rowStartIndex) {
        if (row < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length) {
            dump.append(HEXDUMP_ROWPREFIXES[row]);
        } else {
            dump.append(NEWLINE);
            dump.append(Long.toHexString(rowStartIndex & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));
            dump.setCharAt(dump.length() - 9, '|');
            dump.append('|');
        }
    }

    public static short getUnsignedByte(ByteBuffer buffer, int index) {
        return (short) (buffer.get(index) & 0xFF);
    }
}

2.3 常见方法

分配空间

可以使用 allocate() 方法为 ByteBuffer 分配空间，其它 buffer 类也有该方法

Bytebuffer buf = ByteBuffer.allocate(16);

向 buffer 写入数据

有两种办法

• 调用 channel 的 read() 方法

  int readBytes = channel.read(buf);
  

• 调用 buffer 自己的 put() 方法

  buf.put((byte)61);
  

  

从 buffer 读取数据

同样有两种办法

• 调用 channel 的 write() 方法

  int writeBytes = channel.write(buf);
  

• 调用 buffer 自己的 get() 方法

  byte b = buf.get();
  

get 方法会让 position 读指针向后走，如果想重复读取数据

• 可以调用 rewind() 方法将 position 重新置为 0
• 或者调用 get(int i) 方法获取索引 i 的内容，它不会移动读指针

mark 和 reset

mark 是在读取时，做一个标记，即使 position 改变，只要调用 reset 就能回到 mark 的位置

注意

rewind 和 flip 都会清除 mark 位置

创建ByteBuffer的方式

通过ByteBuffer.allocate(16)创建，此方法创建后，ByteBuffer默认是写模式。可以从postion=5看出

@Test
public void byteBuffer1() {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
    buffer.put("hello".getBytes());
    ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
}

通过StandardCharsets来创建，此方法创建出的ByteBuffer模式是读模式

@Test
public void byteBuffer2() {
    ByteBuffer buffer = StandardCharsets.UTF_8.encode("hello");
    ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
}

通过ByteBuffer.wrap()方法创建，此方法创建出的ByteBuffer模式也是读模式

@Test
public void byteBuffer3() {
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("hello".getBytes());
    ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
}

2.4 分散读集中写

了解即可

Scattering Reads

分散读，指的是将一条信息，分批读到不同的ByteBuffer中

例如：demo.txt文件中有这么一行信息hello123world，现在我们需要将hello，123，world分别读出来

@Test
public void scatteringRead(){
    //使用RandomAccessFile创建channel
    try (FileChannel channel = new RandomAccessFile("demo.txt", "r").getChannel()) { // r表示只读
        ByteBuffer b1 = ByteBuffer.allocate(5);
        ByteBuffer b2 = ByteBuffer.allocate(3);
        ByteBuffer b3 = ByteBuffer.allocate(5);
        channel.read(new ByteBuffer[]{b1,b2,b3});
        ByteBufferUtil.debugAll(b1);
        ByteBufferUtil.debugAll(b2);
        ByteBufferUtil.debugAll(b3);
    } catch (IOException e) {
    }
}

结果如下

Gathering Writes

集中写，指的是将多个ByteBuffer里的数据集中写入一个文件中

例如：现在有3个ByteBuffer，里面的数据为yellow，star，459现在将他们组合起来写入demo2.txt文件

这里需要注意的是通过StandardCharsets.UTF_8.encode("yellow")创建的ByteBuffer已经是读模式，不要重复使用flip()，否则会导致读不到数据

@Test
public void gatheringWrites(){
    try (FileChannel channel = new RandomAccessFile("demo2.txt", "rw").getChannel()) { // rw代表读写
        ByteBuffer b1 = StandardCharsets.UTF_8.encode("yellow");
        ByteBuffer b2 = StandardCharsets.UTF_8.encode("star");
        ByteBuffer b3 = StandardCharsets.UTF_8.encode("459");
        channel.write(new ByteBuffer[]{b1,b2,b3});
    } catch (IOException e) {
    }
}

2.5 黏包、半包

网络上有多条数据发送给服务端，数据之间使用 \n 进行分隔
但由于某种原因这些数据在接收时，被进行了重新组合，例如原始数据有3条为

• Hello,world\n
• I’m zhangsan\n
• How are you?\n

变成了下面的两个 byteBuffer (黏包，半包)

• Hello,world\nI’m zhangsan\nHo
• w are you?\n

现在要求你编写程序，将错乱的数据恢复成原始的按 \n 分隔的数据

public class TestByteBuffer2 {
    public static void main(String[] args) {
        ByteBuffer source = ByteBuffer.allocate(32);
        source.put("Hello,world\nI'm zhangsan\nHo".getBytes());
        split(source);

        source.put("w are you?\nhaha!\n".getBytes());
        split(source);
    }

    private static void split(ByteBuffer buffer) {
        //将buffer转为读模式
        buffer.flip();
        int limit = buffer.limit();
        for (int i = 0; i < limit; i++) {
            if (buffer.get(i) == '\n') {
                int length = i + 1 - buffer.position();
                //用一个ByteBuffer存起来
                ByteBuffer temp = ByteBuffer.allocate(length);
                buffer.limit(i + 1);
                //从buffer读，写到temp
                temp.put(buffer);
                ByteBufferUtil.debugAll(temp);
                buffer.limit(limit);
            }
        }
        buffer.compact();
    }
}

测试结果如下：

3. 文件编程

3.1FileChannel

工作模式

FileChannel只能工作在阻塞模式下

获取

不能直接打开 FileChannel，必须通过 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 来获取 FileChannel，它们都有 getChannel 方法

• 通过 FileInputStream 获取的 channel 只能读
• 通过 FileOutputStream 获取的 channel 只能写
• 通过 RandomAccessFile 是否能读写根据构造 RandomAccessFile 时的读写模式决定

读取

会从 channel 读取数据填充 ByteBuffer，返回值表示读到了多少字节，-1 表示到达了文件的末尾

int readBytes = channel.read(buffer);

写入

写入的正确姿势如下， SocketChannel

ByteBuffer buffer = ...;
buffer.put(...); // 存入数据
buffer.flip();   // 切换读模式

while(buffer.hasRemaining()) {
    channel.write(buffer);
}

在 while 中调用 channel.write 是因为 write 方法并不能保证一次将 buffer 中的内容全部写入 channel

关闭

channel 必须关闭，不过调用了 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 的 close 方法会间接地调用 channel 的 close 方法

位置

获取当前位置

long pos = channel.position();

设置当前位置

long newPos = ...;
channel.position(newPos);

设置当前位置时，如果设置为文件的末尾

• 这时读取会返回 -1
• 这时写入，会追加内容，但要注意如果 position 超过了文件末尾，再写入时在新内容和原末尾之间会有空洞（00）

大小

使用 size 方法获取文件的大小

强制写入

操作系统出于性能的考虑，会将数据缓存，不是立刻写入磁盘。可以调用 force(true) 方法将文件内容和元数据（文件的权限等信息）立刻写入磁盘

3.2 两个Channel传输数据

现在有这么个需求，将demo.txt中的数据复制到to.txt中

@SpringBootTest
public class TestChannel {
    @Test
    public void transferTo(){
        try (
                FileChannel from = new FileInputStream("demo.txt").getChannel();
                FileChannel to = new FileOutputStream("to.txt").getChannel()
        ) {
            from.transferTo(0,from.size(),to);
        } catch (IOException e) {
        }
    }
}

以上代码确实可以达到复制的效果，但transferTo一次只能读到2g大小的内容，所以当文件大小超过2g时，需要循环读取

@SpringBootTest
public class TestChannel {
    @Test
    public void transferTo(){
        try (
                FileChannel from = new FileInputStream("demo.txt").getChannel();
                FileChannel to = new FileOutputStream("to.txt").getChannel()
        ) {
            long size = from.size();
            //left表示还有多少文件未读取
            for (long left = size;left > 0;) {
                left -= from.transferTo(0, size, to);
            }
        } catch (IOException e) {
        }
    }
}

3.3 Path

jdk7 引入了 Path 和 Paths 类

• Path 用来表示文件路径
• Paths 是工具类，用来获取 Path 实例

Path source = Paths.get("1.txt"); // 相对路径 使用 user.dir 环境变量来定位 1.txt

Path source = Paths.get("d:\\1.txt"); // 绝对路径 代表了  d:\1.txt

Path source = Paths.get("d:/1.txt"); // 绝对路径 同样代表了  d:\1.txt

Path projects = Paths.get("d:\\data", "projects"); // 代表了  d:\data\projects

• . 代表了当前路径
• .. 代表了上一级路径

例如目录结构如下

d:
	|- data
		|- projects
			|- a
			|- b

代码

Path path = Paths.get("d:\\data\\projects\\a\\..\\b");
System.out.println(path);
System.out.println(path.normalize()); // 正常化路径

会输出

d:\data\projects\a\..\b
d:\data\projects\b

3.4 Files

主要学习一下API的用法

检查文件是否存在

@Test
public void test1(){
    Path path = Paths.get("demo11.txt");
    boolean exists = Files.exists(path);
    System.out.println(exists);
}

创建一级目录

@Test
public void test2() throws IOException {
    Path path = Paths.get("hello");
    Files.createDirectory(path);
}

如果目录已存在会报FileAlreadyExistsException错误

一次创建多级目录，会报NoSuchFileException错误

创建多级目录

@Test
public void test3() throws IOException {
    Path path = Paths.get("hello1/d1");
    Files.createDirectories(path);
}

拷贝文件

@Test
public void test4() throws IOException {
    Path source = Paths.get("hello/source.txt");
    Path target = Paths.get("hello/target.txt");
    Files.copy(source,target);
}

如果文件已存在，会报FileAlreadyExistsException错误

可以使用StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING表示存在则替换

Files.copy(source,target, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

移动文件

@Test
public void test5() throws IOException {
    Path source = Paths.get("hello/source.txt");
    Path target = Paths.get("hello1/source.txt");
    Files.move(source,target, StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE);
}

StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE保证文件移动的原子性

删除文件

@Test
public void test6() throws IOException {
    Path path = Paths.get("hello1/source.txt");
    Files.delete(path);
}

如果文件不存在，会报NoSuchFileException错误

遍历目录文件

@Test
public void test7() throws IOException {
    Path path = Paths.get("E:\\hkx\\apache-maven-3.9.1");
    AtomicInteger dirCount = new AtomicInteger();
    AtomicInteger fileCount = new AtomicInteger();
    Files.walkFileTree(path,new SimpleFileVisitor<Path>(){
        @Override
        public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
            System.out.println("====>  " + dir);
            dirCount.incrementAndGet();
            return super.preVisitDirectory(dir, attrs);
        }

        @Override
        public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
            System.out.println(file);
            fileCount.incrementAndGet();
            return super.visitFile(file, attrs);
        }
    });
    System.out.println("文件夹数量：" + dirCount);
    System.out.println("文件数量：" + fileCount);
}

统计jar的数目

@Test
public void test8() throws IOException {
    Path path = Paths.get("E:\\hkx\\apache-maven-3.9.1");
    AtomicInteger jarCount = new AtomicInteger();
    Files.walkFileTree(path,new SimpleFileVisitor<Path>(){
        @Override
        public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
            if (file.toString().endsWith(".jar")) {
                System.out.println(file);
                jarCount.incrementAndGet();
            }
            return super.visitFile(file, attrs);
        }
    });
    System.out.println("jar数量：" + jarCount);
}

删除多级目录

目录下如果有东西存在，则不能直接删除，会报DirectoryNotEmptyException错误

也就是说只有目录为空时才能删除目录，所以我们要遍历整个文件夹，先删除文件在删除目录

@Test
public void test9() throws IOException {
    Path path = Paths.get("E:\\nacos");
    Files.walkFileTree(path,new SimpleFileVisitor<Path>(){
        @Override
        public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) throws IOException {
            Files.delete(file);
            return super.visitFile(file, attrs);
        }

        @Override
        public FileVisitResult postVisitDirectory(Path dir, IOException exc) throws IOException {
            Files.delete(dir);
            return super.postVisitDirectory(dir, exc);
        }
    });
}

删除是危险操作，确保要递归删除的文件夹没有重要内容！

拷贝多级目录

@Test
public void  test10() throws IOException {
    String source = "E:\\nacos";
    String target = "E:\\nacosaaa";
    Files.walk(Paths.get(source)).forEach(path -> {
        try {
            String file = path.toString().replace(source,target);
            //如果是目录则创建
            if (Files.isDirectory(path)) {
                Files.createDirectory(Paths.get(file));
            }else if (Files.isRegularFile(path)){ //如果是普通文件
                Files.copy(path,Paths.get(file));
            }
        }catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });
}

4. 网络编程

4.1 阻塞 vs 非阻塞

阻塞

• 阻塞模式下，相关方法都会导致线程暂停
  • ServerSocketChannel.accept 会在没有连接建立时让线程暂停
  • SocketChannel.read 会在没有数据可读时让线程暂停
  • 阻塞的表现其实就是线程暂停了，暂停期间不会占用 cpu，但线程相当于闲置
• 单线程下，阻塞方法之间相互影响，几乎不能正常工作，需要多线程支持
• 但多线程下，有新的问题，体现在以下方面
  • 32 位 jvm 一个线程 320k，64 位 jvm 一个线程 1024k，如果连接数过多，必然导致 OOM，并且线程太多，反而会因为频繁上下文切换导致性能降低
  • 可以采用线程池技术来减少线程数和线程上下文切换，但治标不治本，如果有很多连接建立，但长时间 inactive，会阻塞线程池中所有线程，因此不适合长连接，只适合短连接

服务端代码

@Slf4j
public class Server {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建服务器
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        // 2.绑定监听端口
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        // 3.建立连接集合
        ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
        while (true) {
            // 4.accept 建立与客户端连接， SocketChannel 用来与客户端之间通信
            log.debug("connecting...");
            SocketChannel socketChannel = ssc.accept(); // 阻塞方法，线程停止运行
            log.debug("connected!");
            channels.add(socketChannel);
            for (SocketChannel channel : channels) {
                // 5.开辟一个缓存区
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                log.debug("before read... {}", channel);
                channel.read(buffer); // 阻塞方法，线程停止运行
                // 6.切换为读模式
                buffer.flip();
                ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                // 7.切换为写模式
                buffer.clear();
                log.debug("after read...{}", channel);
            }
        }
    }
}

客户端代码

客户端代码就很简单

public class Client {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel sc = SocketChannel.open();
        sc.connect(new InetSocketAddress("localhost",8080));
        System.out.println();
    }
}

非阻塞

• 非阻塞模式下，相关方法都会不会让线程暂停
  • 在 ServerSocketChannel.accept 在没有连接建立时，会返回 null，继续运行
  • SocketChannel.read 在没有数据可读时，会返回 0，但线程不必阻塞，可以去执行其它 SocketChannel 的 read 或是去执行 ServerSocketChannel.accept
  • 写数据时，线程只是等待数据写入 Channel 即可，无需等 Channel 通过网络把数据发送出去
• 但非阻塞模式下，即使没有连接建立，和可读数据，线程仍然在不断运行，白白浪费了 cpu
• 数据复制过程中，线程实际还是阻塞的（AIO 改进的地方）

服务端代码

服务端代码小小的改动一下，客户端代码不变

主要修改configureBlocking(false)修改为非阻塞状态

@Slf4j
public class Server2 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 1.创建服务器
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        // 2.绑定监听端口
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        // 设置服务器为非阻塞状态
        ssc.configureBlocking(false);
        // 3.建立连接集合
        ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
        while (true) {
            // 4.accept 建立与客户端连接， SocketChannel 用来与客户端之间通信
            SocketChannel socketChannel = ssc.accept(); //如果没有连接，返回null
            if (socketChannel != null) {
                // 设置通道为非阻塞状态
                socketChannel.configureBlocking(false);
                log.debug("connected!");
                channels.add(socketChannel);
            }
            for (SocketChannel channel : channels) {
                // 5.开辟一个缓存区
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                int read = channel.read(buffer);// 如果没有读到字节返回0
                if (read > 0) {
                    // 6.切换为读模式
                    buffer.flip();
                    ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                    // 7.切换为写模式
                    buffer.clear();
                    log.debug("after read...{}", channel);
                }
            }
        }
    }
}

缺点

即使没有请求连接时，程序也在不断循环，造成了资源浪费！

4.2 Selector

好处

• 一个线程配合 selector 就可以监控多个 channel 的事件，事件发生线程才去处理。避免非阻塞模式下所做无用功
• 让这个线程能够被充分利用
• 节约了线程的数量
• 减少了线程上下文切换

创建

Selector selector = Selector.open();

绑定Channel事件

也称之为注册事件，绑定的事件 selector 才会关心

ssc.configureBlocking(false);
SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
//绑定事件类型
sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);

• channel必须工作在非阻塞模式
• FileChannel没有非阻塞模式，因此不能配合selector使用
• 绑定的事件类型有：
  • connect：客户端连接成功时触发
  • accept：服务端成功接受连接时出发
  • read：数据可读入时触发，有因为接受能力弱，数据暂时不能读入的情况
  • write：数据可写出时触发，有因为发送能力弱，数据在那时不能写出的情况

监听 Channel 事件

可以通过下面三种方法来监听是否有事件发生，方法的返回值代表有多少 channel 发生了事件

方法1，阻塞直到绑定事件发生

int count = selector.select();

方法2，阻塞直到绑定事件发生，或是超时（时间单位为 ms）

int count = selector.select(long timeout);

方法3，不会阻塞，也就是不管有没有事件，立刻返回，自己根据返回值检查是否有事件

int count = selector.selectNow();

4.3 处理accept事件

客户端代码依旧不变，服务端代码如下

@Slf4j
public class Server3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建selector
        Selector selector = Selector.open();
        //2.创建用于监听服务连接的channel
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        ssc.configureBlocking(false);
        //3.将channel注册到selector中
        SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
        log.debug("register key : {}",sscKey);
        //4.设置channel的监听事件类型 OP_ACCEPT 代表连接事件
        sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            // select() 没有事件发生，线程阻塞；有事件发生，线程恢复运行
            selector.select();
            // 处理事件
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = iterator.next();
                log.debug("key :{}",key);
                //5.拿到channel对象
                ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                SocketChannel sc = channel.accept();
                log.debug("{}",sc);
            }
        }
    }
}

拿到事件后，能否不处理？

事件发生后，要么处理，要么取消（调用key.cancel()），不能什么都不做，否则下次该事件仍会触发

4.4 处理read事件

public class Server3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建selector
        Selector selector = Selector.open();
        //2.创建用于监听服务连接的channel
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        ssc.configureBlocking(false);
        //3.将channel注册到selector中
        SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
        log.debug("register key : {}",sscKey);
        //4.设置channel的监听事件类型 OP_ACCEPT 代表连接事件
        sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            // select() 没有事件发生，线程阻塞；有事件发生，线程恢复运行
            selector.select();
            // 处理事件
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = iterator.next();
                //判断事件类型
                if (key.isAcceptable()) {
                    //如果是接收类型
                    log.debug("key :{}",key);
                    ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                    SocketChannel sc = channel.accept();
                    sc.configureBlocking(false);
                    log.debug("sc {}",sc);
                    //将sc注册到selector中，监听读入事件
                    SelectionKey scKey = sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                }else if (key.isReadable()) {
                    //如果是读入类型
                    SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                    channel.read(buffer);
                    buffer.flip();
                    ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                    buffer.clear();
                }
                //执行完毕后，删除
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

为什么要删除Key

因为 select 在事件发生后，就会将相关的 key 放入 selectedKeys 集合，但不会在处理完后从 selectedKeys 集合中移除，需要我们自己编码删除。例如

• 第一次触发了 ssckey 上的 accept 事件，没有移除 ssckey
• 第二次触发了 sckey 上的 read 事件，但这时 selectedKeys 中还有上次的 ssckey ，在处理时因为没有真正的 serverSocket 连上了，就会导致空指针异常

处理服务端异常

客户端异常关闭

当我们直接停止客户端服务时，服务端也会报错，这是因为服务端断开时会发送一个消息，而客户端读不到该消息

改写读入类型处理，捕捉异常，key.cancel()可以将key反注册掉

//如果是读入类型
try {
    SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
    channel.read(buffer);
    buffer.flip();
    ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
    buffer.clear();
} catch (IOException e) {
    e.printStackTrace();
    key.cancel();
}

客户端主动断开

调用客户端断开方法，发现服务端拼命的读空的内容

处理消息边界

消息边界指的是：如果发送端连续发送数据，接收端有可能再一次接收动作中接收两个多多个数据包，也有可能因为接收ByteBuffer的长度限制在一次接收中接收到不完整的信息

目前我们定义两句不同的话通过换行符\n来隔开，客户端发送一条数据0123456789abcd3333\n，服务端接收时默认长度为16，测试下来发现一句话被分割成了两个

如何解决？

1. 采用全局ByteBuffer，这里说的全局ByteBuffer指的是在同一个SelectionKey
2. 当ByteBuffer大小不足时，自动扩容成2倍

@Slf4j
public class Server3 {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //1.创建selector
        Selector selector = Selector.open();
        //2.创建用于监听服务连接的channel
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        ssc.configureBlocking(false);
        //3.将channel注册到selector中
        SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
        log.debug("register key : {}",sscKey);
        //4.设置channel的监听事件类型 OP_ACCEPT 代表连接事件
        sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            // select() 没有事件发生，线程阻塞；有事件发生，线程恢复运行
            selector.select();
            // 处理事件
            Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = iterator.next();
                //判断事件类型
                if (key.isAcceptable()) {
                    //如果是接收类型
                    log.debug("key :{}",key);
                    ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                    SocketChannel sc = channel.accept();
                    sc.configureBlocking(false);
                    log.debug("sc {}",sc);
                    //将sc注册到selector中，监听读入事件
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16); //将buffer绑定到SelectionKey
                    SelectionKey scKey = sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ,buffer);
                }else if (key.isReadable()) {
                    //如果是读入类型
                    try {
                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                        ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                        int read = channel.read(buffer); //当服务端断开连接时，返回值为-1
                        if (read == -1) {
                            key.cancel();
                        }else {
                            //将buffer根据指定字符分割
                            split(buffer);
                            if (buffer.position() == buffer.limit()) {//代表没读到一个完整信息
                                //创建一个扩容的bytebuffer，复制原来buffer中的信息，并新的buffer存到key中
                                ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity() * 2);
                                buffer.flip();
                                newBuffer.put(buffer);
                                key.attach(newBuffer);
                            }
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                        key.cancel();
                    }
                }
                iterator.remove();
            }
        }
    }

    private static void split(ByteBuffer buffer) {
        //将buffer转为读模式
        buffer.flip();
        int limit = buffer.limit();
        for (int i = 0; i < limit; i++) {
            if (buffer.get(i) == '\n') {
                int length = i + 1 - buffer.position();
                //用一个ByteBuffer存起来
                ByteBuffer temp = ByteBuffer.allocate(length);
                buffer.limit(i + 1);
                //从buffer读，写到temp
                temp.put(buffer);
                ByteBufferUtil.debugAll(temp);
                buffer.limit(limit);
            }
        }
        buffer.compact();
    }
}

修改完后，发现即使超过了指定长度，也可以读到一条完整信息

ByteBuffer 大小分配

• 每个 channel 都需要记录可能被切分的消息，因为 ByteBuffer 不能被多个 channel 共同使用，因此需要为每个 channel 维护一个独立的 ByteBuffer
• ByteBuffer 不能太大，比如一个 ByteBuffer 1Mb 的话，要支持百万连接就要 1Tb 内存，因此需要设计大小可变的 ByteBuffer
  • 一种思路是首先分配一个较小的 buffer，例如 4k，如果发现数据不够，再分配 8k 的 buffer，将 4k buffer 内容拷贝至 8k buffer，优点是消息连续容易处理，缺点是数据拷贝耗费性能，参考实现 http://tutorials.jenkov.com/java-performance/resizable-array.html
  • 另一种思路是用多个数组组成 buffer，一个数组不够，把多出来的内容写入新的数组，与前面的区别是消息存储不连续解析复杂，优点是避免了拷贝引起的性能损耗

4.5 处理write事件

一次无法写完

当服务端发送大量消息时，有时候因为消息过长，导致一次无法写完，服务端一次能发送多少消息，是由系统的缓存区决定的，当缓存区满时，就无法写入消息

服务端

public class WriteServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        Selector selector = Selector.open();
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            selector.select();
            Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iter.hasNext()) {
                SelectionKey key = iter.next();
                iter.remove();
                if (key.isAcceptable()) {
                    SocketChannel sc = ssc.accept();
                    sc.configureBlocking(false);
                    sc.register(selector,0,null);

                    // 模拟发送大量数据
                    StringBuilder sb = new StringBuilder();
                    for (int i = 0; i < 30000000; i++) {
                        sb.append("a");
                    }
                    ByteBuffer buffer = Charset.defaultCharset().encode(sb.toString());
                    while (buffer.hasRemaining()) {
                        //如果buffer中有数据没发完
                        int write = sc.write(buffer);
                        System.out.println(write);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

客户端

public class WriteClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        SocketChannel sc = SocketChannel.open();
        sc.configureBlocking(false);
        sc.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT | SelectionKey.OP_READ);
        sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
        int count = 0;
        while (true) {
            selector.select();
            Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iter.hasNext()) {
                SelectionKey key = iter.next();
                iter.remove();
                if (key.isConnectable()) {
                    System.out.println(sc.finishConnect());
                } else if (key.isReadable()) {
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024 * 1024);
                    count += sc.read(buffer);
                    buffer.clear();
                    System.out.println(count);
                }
            }
        }
    }
}

测试

启动代码，发现服务端发一部分停一下子，这是由于缓存区满了，但是网络原因还没有及时的将缓存区的数据发送出去，所以导致无法像缓存区写入，虽然结果是客户端收到了完整的消息，但这种情况属于阻塞，会导致其他的事件无法正常运行

解决方案

如果有数据没有写完，不采取循环的方式，而是将他存到write事件中

修改服务端

public class WriteServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        Selector selector = Selector.open();
        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            selector.select();
            Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
            while (iter.hasNext()) {
                SelectionKey key = iter.next();
                iter.remove();
                if (key.isAcceptable()) {
                    SocketChannel sc = ssc.accept();
                    sc.configureBlocking(false);
                    SelectionKey scKey = sc.register(selector, 0, null);
                    // 模拟发送大量数据
                    StringBuilder sb = new StringBuilder();
                    for (int i = 0; i < 30000000; i++) {
                        sb.append("a");
                    }
                    ByteBuffer buffer = Charset.defaultCharset().encode(sb.toString());
                    //先发送一次
                    int write = sc.write(buffer);
                    System.out.println(write);
                    //如果buffer中还有数据没发完
                    if (buffer.hasRemaining()) {
                        //在原有监听事件的基础上加上写事件
                        scKey.interestOps(scKey.interestOps() + SelectionKey.OP_WRITE);
                        //buffer绑定到key中
                        scKey.attach(buffer);
                    }
                }else if (key.isWritable()) {
                    SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                    int write = sc.write(buffer);
                    System.out.println(write);
                    if (!buffer.hasRemaining()) { // 写完了
                        key.interestOps(key.interestOps() - SelectionKey.OP_WRITE);
                        key.attach(null);
                    }
                }
            }
        }
    }
}

write 为何要取消

只要向 channel 发送数据时，socket 缓冲可写，这个事件会频繁触发，因此应当只在 socket 缓冲区写不下时再关注可写事件，数据写完之后再取消关注

4.6 多线程优化

现代计算机都是多核 cpu，设计时要充分考虑别让 cpu 的力量被白白浪费

前面的代码只有一个选择器，没有充分利用多核 cpu，如何优化呢？

如下图所示，分两组选择器

• 单线程配一个选择器，专门处理 accept 事件
• 创建 cpu 核心数的线程，每个线程配一个选择器，轮流处理 read 事件

代码实现

目前代码并不是完整的，还有许多漏洞需要一步步处理

客户端

public class ThreadClient {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel sc = SocketChannel.open();
        sc.connect(new InetSocketAddress("localhost",8080));
        sc.write(Charset.defaultCharset().encode("0123456789abcdef"));
        System.in.read();
    }
}

服务端

@Slf4j
public class ThreadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //负责处理连接事项的boss线程
        Thread.currentThread().setName("boss");
        Selector boss = Selector.open();
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.register(boss,SelectionKey.OP_ACCEPT);
        Worker worker = new Worker("worker-0");
        worker.init();
        while (true) {
            boss.select();
            Iterator<SelectionKey> iter = boss.selectedKeys().iterator();
            while (iter.hasNext()) {
                SelectionKey sscKey = iter.next();
                iter.remove();
                if (sscKey.isAcceptable()) {
                    SocketChannel sc = ssc.accept();
                    sc.configureBlocking(false);
                    log.debug("connected...{}",sc.getRemoteAddress());
                    //将sc注册到worker中的selector中
                    log.debug("before register...{}",sc.getRemoteAddress());
                    sc.register(worker.selector,SelectionKey.OP_READ);
                    log.debug("after register...{}",sc.getRemoteAddress());
                }
            }
        }
    }

    //负责处理读写事项的线程
    static class Worker implements Runnable{
        private Thread thread; // 每一个worker独享一个线程
        private Selector selector; // 每一个worker拥有一个selector
        private String name; // 线程名称
        private volatile boolean start = false; // worker是否第一次运行

        public Worker(String name) {
            this.name = name;
        }

        //初始化worker,start可以保证一个worker中使用同一个thread以及selector
        public void init() throws IOException {
            if (!start) {
                thread = new Thread(this, name);
                selector = Selector.open();
                thread.start();
                start = true;
            }
        }

        //演示只处理简单的读入请求
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    selector.select(); //阻塞
                    Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
                    while (iter.hasNext()) {
                        SelectionKey scKey = iter.next();
                        iter.remove();
                        if (scKey.isReadable()) {
                            SocketChannel channel = (SocketChannel) scKey.channel();
                            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                            channel.read(buffer);
                            buffer.flip();
                            ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                        }
                    }
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

无法读入数据

运行上述代码后，发现服务端并没有输出客户端发送的消息，也就是说这一步注册并没有注册成功

这是因为worker-0中的selector.select()是个阻塞方法，现在的运行顺序如下，worker-0中的selector以及被阻塞，所以无法将sc注册到该selector

解决方案

使用selector.wakeup()让释放堵塞，让注册在worker-0线程中运行

@Slf4j
public class ThreadServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        //负责处理连接事项的boss线程
        Thread.currentThread().setName("boss");
        Selector boss = Selector.open();
        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
        ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
        ssc.configureBlocking(false);
        ssc.register(boss,SelectionKey.OP_ACCEPT);
        Worker worker = new Worker("worker-0");
        while (true) {
            boss.select();
            Iterator<SelectionKey> iter = boss.selectedKeys().iterator();
            while (iter.hasNext()) {
                SelectionKey sscKey = iter.next();
                iter.remove();
                if (sscKey.isAcceptable()) {
                    SocketChannel sc = ssc.accept();
                    sc.configureBlocking(false);
                    log.debug("connected...{}",sc.getRemoteAddress());
                    //将sc注册到worker中的selector中
                    log.debug("before register...{}",sc.getRemoteAddress());
                    worker.init(sc);  //****修改****
                }
            }
        }
    }

    //负责处理读写事项的线程
    static class Worker implements Runnable{
        private Thread thread; // 每一个worker独享一个线程
        private Selector selector; // 每一个worker拥有一个selector
        private String name; // 线程名称
        private volatile boolean start = false; // worker是否第一次运行

        //****修改****
        private ConcurrentLinkedQueue<Runnable> queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();

        public Worker(String name) {
            this.name = name;
        }

        //初始化worker,start可以保证一个worker中使用同一个thread以及selector
        public void init(SocketChannel sc) throws IOException {
            if (!start) {
                thread = new Thread(this, name);
                selector = Selector.open();
                thread.start();
                start = true;
            }
            //****修改****
            queue.add(() -> {
                try {
                    sc.register(selector,SelectionKey.OP_READ);
                    log.debug("after register...{}",sc.getRemoteAddress());
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            });
            //释放阻塞
            selector.wakeup();
        }

        //演示只处理简单的读入请求
        @Override
        public void run() {
            while (true) {
                try {
                    selector.select(); //阻塞
                    //****修改****
                    Runnable task = queue.poll();
                    if (task != null) {
                        task.run();
                    }
                    Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
                    while (iter.hasNext()) {
                        SelectionKey scKey = iter.next();
                        iter.remove();
                        if (scKey.isReadable()) {
                            SocketChannel channel = (SocketChannel) scKey.channel();
                            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                            channel.read(buffer);
                            buffer.flip();
                            ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                        }
                    }
                } catch (IOException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }
        }
    }
}

多worker实现

上面实现了单worker处理读事项，还没有达到多线程的目的，现在修改创建多个worker，利用ribbon中负载均衡的思想，让多线程轮询处理事项

修改boss线程中的代码

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //负责处理连接事项的boss线程
    Thread.currentThread().setName("boss");
    Selector boss = Selector.open();
    ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
    ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
    ssc.configureBlocking(false);
    ssc.register(boss,SelectionKey.OP_ACCEPT);
    Worker[] workers = new Worker[2];
    for (int i = 0; i < workers.length; i++) {
        workers[i] = new Worker("worker-" + i);
    }
    //负载均衡计数器
    AtomicInteger atomicInteger = new AtomicInteger();
    while (true) {
        boss.select();
        Iterator<SelectionKey> iter = boss.selectedKeys().iterator();
        while (iter.hasNext()) {
            SelectionKey sscKey = iter.next();
            iter.remove();
            if (sscKey.isAcceptable()) {
                SocketChannel sc = ssc.accept();
                sc.configureBlocking(false);
                log.debug("connected...{}",sc.getRemoteAddress());
                //将sc注册到worker中的selector中
                log.debug("before register...{}",sc.getRemoteAddress());
                workers[atomicInteger.getAndIncrement() % workers.length].init(sc);
            }
        }
    }
}

测试

可以看到，事项以轮询的方式交给多个worker处理

如何拿到 cpu 个数

一般情况下，这个线程数我们回设置的与物理cpu个数相同，可以调用Runtime.getRuntime().availableProcessors() 获取cpu个数

• Runtime.getRuntime().availableProcessors() 如果工作在 docker 容器下，因为容器不是物理隔离的，会拿到物理 cpu 个数，而不是容器申请时的个数
• 这个问题直到 jdk 10 才修复，使用 jvm 参数 UseContainerSupport 配置， 默认开启