深耕Netty之：IO多路复用

要想学习netty就先要了解：（网络编程模型：BIO、NIO、AIO）

上图的工作模式：

请求数据时，IO操作通常包括两个部分（使用到的IO模型如下）

阻塞IO：程序请求操作系统IO，如果内核缓冲区中没有准备好数据，进程则会进行等待。
非阻塞IO：程序请求操作系统IO，如果内核缓冲区中没有准备好数据，进程会继续执行，不断进行系统调用直到IO数据准备好。
同步IO：操作系统收到程序请求后，如果内核缓冲区中没有准备好数据，进程不会响应，直到数据准备好才会响应往下执行。
异步IO：操作系统收到程序请求后，如果内核缓冲区中没有准备好数据，会返回一个标记，程序继续往下执行。当数据准备好之后，会以事件的方式通知。

应用进程被阻塞，直到内核缓冲区中的数据复制到应用进程缓冲区中才返回。

应用进程执行系统调用之后，内核返回一个错误码。应用进程可以继续执行，但是需要不断的执行系统调用来获知I/O是否完成，这种方式称为轮询。(polling)。

1、使用select或者poll等待数据，并且可以等待多个套接字中的任何一个变为可读，这一过程会被阻塞，当某一个套接字可读时返回，之后再使用recvfrom 把数据从内核复制到进程中。
2、使用select或者poll，可以让单个进程具有处理多个I/O事件的能力。

多路复用的实现：select、poll、epoll，这些函数都是系统调用函数。

select工作原理：

select存在的问题：

它和select 的主要区别就是，去掉了select只能监听1024个客户端的限制。

epoll对select和poll进行了优化：

由于Linux下没有Windows下的IOCP技术提供真正的异步IO支持，所以Linux下使用epoll模拟异步IO

1、应用进程使用sigaction系统调用，内核立即返回，应用进程可以继续执行，也就是说等待数据阶段应用进程是非阻塞的。
2、内核在数据到达时向应用进程发送SIGIO信号，应用进程收到之后在信号处理程序中调用 recvfrom 将数据从内核复制到应用进程中。

进行aio_read系统调用会立即返回，应用进程继续执行，不会被阻塞，内核会在所有操作完成之后向应用进程发送信号。

Java BIO：同步并阻塞，服务器采用线程池为一个客户端连接创建一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销。

Java NIO：同步非阻塞（IO多路复用），服务器实现模式为一个线程处理多个请求（连接），即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有 I/O 请求就进行处理。

Java AIO(NIO.2)：异步非阻塞，AIO 引入异步通道的概念，采用了 Rector/Proactor 模式，当用户态访问内核会立即返回一个标记，由内核会在所有操作完成之后向应用进程发送信号，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

channel类

channel类中几个重要的方法

缓冲区（Buffer）：缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象（含数组），该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用内存块，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。对文件的读取或写入都必须经由Buffer。

buffer的子类

Buffer缓冲区有两种工作模式

buffer缓冲区中的四大属性
需要使用buffer.flip反转读模式和写模式
写模式

读模式

1、Selector能够检测多个注册的通道上是否有事件发生（注意：多个Channel 以事件的方式可以注册到同一个Selector），如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管理多个通道，也就是管理多个连接和请求。

2、使用selector检测，当通道中有事件发生时会主动通知selector，可以减少多线程之间的上下文切换（1个selector系统调用+N次就绪的客户端的read系统调用）。
传统做法是需要循环访问所有通道是否有事件发生，这样在数据量大的情况下，会导致消耗内存资源严重

Selector相关方法说明
selector.select(); //阻塞
selector.select(1000); //阻塞 1000 毫秒，在 1000 毫秒后返回
selector.wakeup(); //唤醒 selector
selector.selectNow(); //不阻塞，立马返还

作者：阿宁你好啊

原文链接：https://www.cnblogs.com/worldusemycode/p/16010084.html