从零学Netty（二）NIO通信（多人聊天室）

NIO概念

非阻塞I/O，全称Non-BlockingIO，是在Jdk1.4之后增加的一套新的操作I/O工具包

NIO是为提供I/O吞吐量而专门设计，其卓越的性能甚至可以与C媲美。

NIO是通过Reactor模式的事件驱动机制来达到Non blocking的，就是我们将事件注册到Reactor中，当有相应的事件发生时，Reactor便会告知我们有哪些事件发生了，我们再根据具体的事件去做相应的处理。

NIO三大核心

NIO有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector(选择器)

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。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer

通道（Channel）：NIO的通道类似于流区别如下：

1. 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写

2. 通道可以实现异步读写数据

3. 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲

选择器（Selector）：

1. Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生，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. 只有在 连接/通道 真正有读写事件发生时，才会进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程

3. 避免了多线程之间的上下文切换导致的开销

原理图

图片来源：https://mp.weixin.qq.com/s/CRd3-vRD7xwoexqv7xyHRw

实例demo

服务端代码

/*** nio服务端** @author LionLi*/
public class NioServer {// 选择器private Selector selector;// 连接通道private ServerSocketChannel listenChannel;public NioServer(int port) {try {selector = Selector.open();listenChannel = ServerSocketChannel.open();// 绑定端口listenChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));// 设置非阻塞模式listenChannel.configureBlocking(false);// 连接注册到selectorlistenChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}public void listen() {System.out.println("服务端正在监听.........");try {while (true) {// 获取事件if (selector.select() == 0) {continue;}Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();while (iterator.hasNext()) {SelectionKey key = iterator.next();// 监听到不同的事件进行不同的处理listenHandler(key);// 删除当前key，防止重复处理iterator.remove();}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}/*** 针对监听到的不同事件做不同的处理*/public void listenHandler(SelectionKey key) {SocketChannel sc = null;try {// 连接事件处理if (key.isAcceptable()) {// 连接注册到selectorsc = listenChannel.accept();sc.configureBlocking(false);sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);}// 读取事件处理if (key.isReadable()) {// 拿到socketChannelsc = (SocketChannel) key.channel();sc.configureBlocking(false);ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);// 读取消息数据if (sc.read(buffer) > 0) {String msg = new String(buffer.array());System.out.println("转发消息: " + msg);// 将消息转发sendMsgToClient(msg);}}} catch (IOException e) {try {// 取消注册key.cancel();// 关闭通道sc.close();} catch (IOException e1) {e1.printStackTrace();}}}/*** 发送消息到客户端*/public void sendMsgToClient(String msg) throws IOException {for (SelectionKey key : selector.keys()) {Channel channel = key.channel();if (channel instanceof SocketChannel) {SocketChannel targetChannel = (SocketChannel) channel;// 将msg写到buffer中ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes());// 将buffer数据写入通道targetChannel.write(buffer);}}}public static void main(String[] args) {NioServer server = new NioServer(8088);server.listen();}
}

客户端代码

/*** nio客户端** @author LionLi*/
public class NioClient {// 选择器private Selector selector;// 连接通道private SocketChannel socketChannel;// 用户名private String username;// 启动标志位private boolean flag;public NioClient(String ip, int port,String username) {try {this.username = username;flag = true;selector = Selector.open();// 连接服务器socketChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress(ip, port));// 设置非阻塞socketChannel.configureBlocking(false);// 连接注册到selectorsocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);sendMsgToServer("上线了");// 监听线程ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();// 循环读取服务端的消息executor.execute(() -> {while (flag){acceptMsgFromServer();}});executor.shutdown();} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}/*** 向服务端发送消息*/public void sendMsgToServer(String msg) {msg = username + "：" + msg;try {// 发送消息socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()));} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}/*** 接收服务端发来的消息*/public void acceptMsgFromServer() {try {if (selector.select() > 0) {Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator();while (iterator.hasNext() && flag) {SelectionKey key = iterator.next();if (key.isReadable()) {SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);sc.read(buffer);String msg = new String(buffer.array());System.out.println(msg.trim());// 移除当前的key，防止重复操作iterator.remove();}}}} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}public static void main(String[] args) {System.out.print("请输入用户名: ");Scanner scanner = new Scanner(System.in);String username = scanner.nextLine();NioClient client = new NioClient("localhost", 8088,username);while (true) {// 发送数据到服务端String msg = scanner.nextLine();if (msg.equals("exit")) {try {client.flag = false;client.sendMsgToServer("下线了");client.socketChannel.finishConnect();client.selector.close();break;} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}} else {client.sendMsgToServer(msg);}}}
}

测试

• 场景如下：
• 启动服务端
• 顺序启动客户端ABC 并输入用户名
• 分别打招呼
• 倒序退出客户端ABC

项目已上传到gitee

地址: netty-demo

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