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你好，我是yes。

在深入 Netty 之前，我覺(jué)得有必要先對(duì)齊一下 Java NIO 的基礎(chǔ)知識(shí)，因?yàn)?Netty 對(duì)底層網(wǎng)絡(luò) I/O 的操作就是基于 Java NIO 的，所以有必要了解一下。

到時(shí)候看源碼，會(huì)有很多概念，例如 Channel、Selector、SelectionKey、Buffer 等等，這篇我們就來(lái)了解下這些名詞到底代表著什么，分別是什么意思。

關(guān)于 Java NIO 相關(guān)的核心，總的來(lái)看包含以下三點(diǎn)，分別是：

• Channel
• Buffer
• Selector

什么是 Channel

翻譯過(guò)來(lái)就是通道。

我們可以往通道里寫(xiě)數(shù)據(jù)，也可以從通道里讀數(shù)據(jù)，它是雙向的，而與之配套的是 Buffer，也就是你想要往一個(gè)通道里寫(xiě)數(shù)據(jù)，必須要將數(shù)據(jù)寫(xiě)到一個(gè) Buffer 中，然后寫(xiě)到通道里。

從通道里讀數(shù)據(jù)，必須將通道的數(shù)據(jù)先讀取到一個(gè) Buffer 中，然后再操作。

在 NIO 中 Channel 有多種類型：

• SocketChannel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel
• FileChannel
• SocketChannel

對(duì)標(biāo) Socket，我們可以直接將它當(dāng)做所建立的連接。

通過(guò) SocketChannel ，我們可以利用 TCP 協(xié)議進(jìn)行讀寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)。

ServerSocketChannel

可以對(duì)標(biāo) ServerSocket，也就是服務(wù)端創(chuàng)建的 Socket。

它的作用就是監(jiān)聽(tīng)新建連的 TCP 連接，為新進(jìn)一個(gè)連接創(chuàng)建對(duì)應(yīng)的 SocketChannel。

之后，通過(guò)新建的 SocketChannel 就可以進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)，與對(duì)端交互。

可以看到它主要是用來(lái)接待新連接，這功能主要就是服務(wù)端做的，所以叫 ServerSocketChannel。

DatagramChannel

看到 Datagram 應(yīng)該就知道是 UDP 協(xié)議了，是無(wú)連接協(xié)議。

利用 DatagramChannel 可以直接通過(guò) UDP 進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)。

FileChannel

文件通道，用來(lái)進(jìn)行文件的數(shù)據(jù)讀寫(xiě)。

我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)主要是基于 TCP 協(xié)議，所以我們把精力放在 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 上即可。

我們?cè)倩剡^(guò)頭來(lái)繼續(xù)看看 SocketChannel 和 ServerSocketChannel。

SocketChannel 主要在兩個(gè)地方出現(xiàn)：

• 客戶端，客戶端創(chuàng)建一個(gè) SocketChannel 用于連接至遠(yuǎn)程的服務(wù)端。
• 服務(wù)端，服務(wù)端利用 ServerSocketChannel 接收新連接之后，為其創(chuàng)建一個(gè) SocketChannel 。

隨后，客戶端和服務(wù)端就可以通過(guò)這兩個(gè) SocketChannel 相互發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

ServerSocketChannel 主要出現(xiàn)在一個(gè)地方：服務(wù)端。

服務(wù)端需要綁定一個(gè)端口，然后監(jiān)聽(tīng)新連接的到來(lái)，這個(gè)活兒就由 ServerSocketChannel 來(lái)干。

服務(wù)端內(nèi)常常會(huì)利用一個(gè)線程，一個(gè)死循環(huán)，不斷地接收新連接的到來(lái)。

ServerSocketChannel serverSocketChannel  
  = ServerSocketChannel.open(); 
 ...... 
while(true){ 
  // 接收的新連接 
  SocketChannel socketChannel = 
      serverSocketChannel.accept(); 
 ....... 
} 

至此，想必你應(yīng)該清楚 ServerSocketChannel 和 SocketChannel 的區(qū)別和作用了。

Buffer

Buffer 說(shuō)白了就是內(nèi)存中可以讀寫(xiě)的一塊地方，叫緩沖區(qū)，用于緩存數(shù)據(jù)。

其實(shí)還真沒(méi)啥好說(shuō)的，最多就講講 Java NIO Buffer 的 API。

但講 API 的太死板了，所以自己上網(wǎng)搜搜吧。我就告知一個(gè)結(jié)論，這個(gè) API 很不好用，稍微漏寫(xiě)了點(diǎn)，就容易出 bug，而且還有很多優(yōu)化的之處，所以 Netty 沒(méi)用 Java NIO Buffer 而是自己實(shí)現(xiàn)了一個(gè) Buffer，叫 ByteBuf。

等我們之后分析 ByteBuf 的時(shí)候再來(lái)盤(pán)一盤(pán)?，F(xiàn)在你只需要知道 Buffer 主要用來(lái)緩存通道的讀寫(xiě)數(shù)據(jù)即可。

對(duì)了，看到這可能會(huì)有人提出疑問(wèn)，為什么 Channel 必須和 Buffer 搭配使用?

其實(shí)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)是面向字節(jié)的，但是我們讀寫(xiě)的數(shù)據(jù)往往是多字節(jié)的，假設(shè)不用 Buffer ，那我們就得一個(gè)字節(jié)一個(gè)字節(jié)的調(diào)用讀和調(diào)用寫(xiě)，想想是不是很麻煩?

所以我們搞個(gè) Buffer，把數(shù)據(jù)攏一攏，這樣之后的調(diào)用才能更好地處理完整的數(shù)據(jù)，方便異步的處理等等。

Selector

I/O多路復(fù)用的核心玩意。

一個(gè) Selector 上可以注冊(cè)多個(gè) Channel ，我們從上面得知一個(gè) Channel 就對(duì)應(yīng)了一個(gè)連接，因此一個(gè) Selector 可以管理多個(gè) Channel 。

具體管理什么?

當(dāng)任意 Channel 發(fā)生讀寫(xiě)事件的時(shí)候，通過(guò) Selector.select() 就可以捕捉到事件的發(fā)生，因此我們利用一個(gè)線程，死循環(huán)的調(diào)用 Selector.select()，這樣可以利用一個(gè)線程管理多個(gè)連接，減少了線程數(shù)，減少了線程的上下文切換和節(jié)省了線程資源。

這就是 Selector 的核心功能，然后我們?cè)賮?lái)細(xì)說(shuō)具體是怎樣管理的。

首先，創(chuàng)建一個(gè) Selector。

Selector selector = Selector.open(); 

然后，你需要將被管理的 Channel 注冊(cè)到 Selector 上，并聲明感興趣的事件。

SelectionKey key = channel.register(selector, Selectionkey.OP_READ); 

事件一共有以上四種類型，注冊(cè)的時(shí)候可以同時(shí)對(duì)多種類型的事件感興趣，例如：

SelectionKey key  
  = channel.register(selector,  
   Selectionkey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE); 

這樣，當(dāng)這個(gè) Channel 發(fā)生讀或?qū)懯录?，我們調(diào)用 Selector.select() 就可以得知有事件發(fā)生。

具體 Selector.select() 有三個(gè)重載方法：

• int selectNow()，不論是否有無(wú)事件發(fā)生，立即返回
• int select(long timeout)，至多阻塞 timeout 時(shí)間(或被喚醒)，如果提早有事件發(fā)生，提早返回
• int select()，一直阻塞著，直到有事件發(fā)生(或被喚醒)

返回值就是就緒的通道數(shù)，一般判斷大于 0 即可進(jìn)行后續(xù)的操作。

后續(xù)的操作就是調(diào)用：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); 

獲得了一個(gè)類型為 Set 的 selectedKeys 集合，那這個(gè) selectedKeys 又是啥玩意?

我們來(lái)看一下它的方法和成員：

看到這些成員，其實(shí)我們就很清晰了，我們可以通過(guò) selectedKey 得知當(dāng)前發(fā)生的是什么事件，有 isAcceptable、isReadable 等等。

然后還能獲得對(duì)應(yīng)的 channel 進(jìn)行相應(yīng)的讀寫(xiě)操作，還有獲取 attachment 等等。

所以得到了 selectedKeys 就可以通過(guò)迭代器遍歷所有發(fā)生事件的連接，然后進(jìn)行操作。

大致使用的代碼如下所示：

while(true) { 
 int readyNum = selector.select(); 
 if (readyNum == 0) { 
    continue; 
 } 
 Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); 
 Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator(); 
 while(keyIterator.hasNext()) { 
    SelectionKey key = keyIterator.next(); 
    if(key.isAcceptable()) { 
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel. 
    } else if (key.isConnectable()) { 
        // a connection was established with a remote server. 
    } else if (key.isReadable()) { 
        // a channel is ready for reading 
    } else if (key.isWritable()) { 
        // a channel is ready for writing 
    } 
    keyIterator.remove(); //執(zhí)行完畢之后，需要在循環(huán)內(nèi)移除自己 
 } 
} 

還有個(gè)方法就是 Selector.wakeup()，可以喚醒阻塞著的 Selector。

對(duì)了還有一點(diǎn)沒(méi)說(shuō)，就是如果 Channel 要和 Selector 搭配，那它必須得是非阻塞的，即配置

channel.configureBlocking(false); 

從上面的操作，我們可以得知 Selector 處理事件的時(shí)候必須快，如果長(zhǎng)時(shí)間處理某個(gè)事件，那么注冊(cè)到 Selector 上的其他連接的事件就不會(huì)被及時(shí)處理，造成客戶端阻塞。

至此，想必你應(yīng)該清晰 Selector 具體是如何管理這么多連接的了。

參考：https://ifeve.com/java-nio-all/