NIO 基础

non-blocking io 非阻塞 IO

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（UDP传输通道）
SocketChannel（TCP传输通道，客户端和服务器端都可用）
ServerSocketChannel（TCP传输通道，主要作用域服务器传输）

buffer 则用来缓冲读写数据，常见的 buffer 有：

ByteBuffer（作用字节缓冲，是个抽象类）
- MappedByteBuffer
- DirectByteBuffer
- HeapByteBuffer
ShortBuffer（以下都是作用不同数据类型的缓冲区）
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
CharBuffer

1.2 Selector

selector 单从字面意思不好理解，需要结合服务器的设计演化来理解它的用途

多线程版设计

最早开发服务器采用的就算多线程版本，如下原理：

一个线程执行一个连接，占用内存太大

⚠️ 多线程版缺点

内存占用高
线程上下文切换成本高
（解释：都说线程越多越好，线程多效率就高。但是线程多主要看cpu核心数，如果cpu核心不多，导致线程一样回阻塞，并且一直在切换线程，一直要记录线程的状态，不停的切换，也就是上下文切换，成本很高）
只适合连接数少的场景

线程池版设计

尽管使用线程池，同一时间也只能处理一个连接，要把这个连接处理完以后，才能切换另一个请求去处理。

⚠️ 线程池版缺点

阻塞模式下，线程仅能处理一个 socket 连接
仅适合短连接场景

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

2. ByteBuffer

有一普通文本文件 data.txt，放在项目根目录下，内容为

1234567890abcd

maven依赖：

<dependencies>
        <dependency>
            <groupId>io.netty</groupId>
            <artifactId>netty-all</artifactId>
            <version>4.1.39.Final</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>org.projectlombok</groupId>
            <artifactId>lombok-maven-plugin</artifactId>
            <version>1.18.12.0</version>
            <scope>provided</scope>
        </dependency>

        <dependency>
            <groupId>com.google.code.gson</groupId>
            <artifactId>gson</artifactId>
            <version>2.8.5</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.google.guava</groupId>
            <artifactId>guava</artifactId>
            <version>19.0</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>ch.qos.logback</groupId>
            <artifactId>logback-classic</artifactId>
            <version>1.2.3</version>
        </dependency>
        <dependency>
            <groupId>com.google.protobuf</groupId>
            <artifactId>protobuf-java</artifactId>
            <version>3.11.3</version>
        </dependency>
    </dependencies>

使用 FileChannel 来读取文件内容

import lombok.extern.slf4j.Slf4j;

import java.io.FileInputStream;
import java.io.IOException;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.FileChannel;

@Slf4j
public class TestByffer {
    public static void main(String[] args) {
        // 读取文件使用FileChannel
        try (FileChannel channel = new FileInputStream("data.txt").getChannel()) {
            // 准备缓存区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            while (true){   // 因为缓冲区大小为10，不可能一次就能读完数据，所以要循环去读
                // 从channel读数据，写到buffer
                int len = channel.read(buffer);     // 返回值是读到的字节数，如果是-1，就表示没有读到数据了
                log.debug("读取到的字节数 {}"+len);
                if (len == -1){
                    break;
                }
                // 切换buffer读模式
                buffer.flip();
                // 打印buffer内容
                while (buffer.hasRemaining()) {     // 判断有数据就循环打印
                    byte b = buffer.get();
                    log.debug("实际字节 {}"+ (char) b);   // 字节强转字符
                }
                // 每次读完数据以后，切换为写模式
                buffer.clear();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

日志配置文件：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8"?>
<configuration
        xmlns="http://ch.qos.logback/xml/ns/logback"
        xmlns:xsi="http://www.w3.org/2001/XMLSchema-instance"
        xsi:schemaLocation="http://ch.qos.logback/xml/ns/logback logback.xsd">
    <!-- 输出控制，格式控制-->
    <appender name="STDOUT" class="ch.qos.logback.core.ConsoleAppender">
        <encoder>
            <pattern>%date{HH:mm:ss} [%-5level] [%thread] %logger{17} - %m%n </pattern>
        </encoder>
    </appender>
    <!--<appender name="FILE" class="ch.qos.logback.core.rolling.RollingFileAppender">
        &lt;!&ndash; 日志文件名称 &ndash;&gt;
        <file>logFile.log</file>
        <rollingPolicy class="ch.qos.logback.core.rolling.TimeBasedRollingPolicy">
            &lt;!&ndash; 每天产生一个新的日志文件 &ndash;&gt;
            <fileNamePattern>logFile.%d{yyyy-MM-dd}.log</fileNamePattern>
            &lt;!&ndash; 保留 15 天的日志 &ndash;&gt;
            <maxHistory>15</maxHistory>
        </rollingPolicy>
        <encoder>
            <pattern>%date{HH:mm:ss} [%-5level] [%thread] %logger{17} - %m%n </pattern>
        </encoder>
    </appender>-->

    <!-- 用来控制查看那个类的日志内容（对mybatis name 代表命名空间） -->
    <logger name="com.biao" level="DEBUG" additivity="false">
        <appender-ref ref="STDOUT"/>
    </logger>

    <logger name="io.netty.handler.logging.LoggingHandler" level="DEBUG" additivity="false">
        <appender-ref ref="STDOUT"/>
    </logger>

    <root level="ERROR">
        <appender-ref ref="STDOUT"/>
    </root>
</configuration>

输出

10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 读到字节数：10
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 1
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 2
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 3
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 4
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 5
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 6
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 7
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 8
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 9
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 0
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 读到字节数：4
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - a
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - b
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - c
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - d
10:39:03 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo1 - 读到字节数：-1