8.6 非阻塞网络 I/O

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发布于: 2020 年 11 月 16 日

1.计算机之间如何进行网络请求？Socket，端口：
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2.服务端--客户端
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2.多线程服务端--客户端
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3.线程池服务器
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4.BIO：Blocking I/O 阻塞I/O   阻塞I/O: I/O操作时，用户线程i一直阻塞，直到写操作后者读操作完成。
  
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5.Socket接收数据，系统内核的处理过程 
    解析：阻塞点：1.CPU拷贝数据期间，线程不被唤醒，处于阻塞状态。
                           2.接收缓冲区数据处理完毕，没有数据，线程再次被阻塞。
    特点：线程A大部分时间处于被阻塞状态<==网络数据处理比较慢（几百毫秒----几秒钟）,资源利用率比较低。
    问题：如何提高性能？
    分析：不要使线程阻塞，不要使用很多的线程处理网络通信。是否可以使用一个线程以非阻塞方式处理所有并发请求？
              线程读写操作不阻塞。
6.非阻塞IO：Non-Blocking I/O   非阻塞I/O:I/O操作立即返回，发起线程不会阻塞等待。
   非阻塞read操作：
Socket接收缓冲区有数据，读n个（不保证数据被读完整，因此可能需要多次读）
Socket缓冲区没数据，则返回失败（不会等待）
  非阻塞write:
Socket发送缓冲区满，返回失败(不会等待)
Socket发送缓冲区不满，写n个数据（不保证一次性全部写入，因此可能需要多次写。）      
7.阻塞IO VS 非阻塞IO  ServerSocket serverSocket=new ServerSocket(port);
  while(true){
         final Socket socket=serverSocket.accept();//等待请求进来。没有请求进来，当前线程则阻塞在这里。
         new Thread( new Runnable{
              @Override
              public void run(){
                    InputStream in=socket.getInputStream();
                    OutputStream out=socket.getOutputStream();
                    byte[] content=new byte[1024];
                    int len;
                    StringBuilder sb=new StringBuilder();
                    while(len=in.read(content)!=-1){
                           //读取数据。如果没有数据，当前线程则阻塞在这里，等待数据。
                           //当数据到达，网卡通知CPU，CPU拷贝数据到接收缓冲区。
                           //拷贝完成，唤醒线程。读取线程，处理数据。
                           //线程被阻塞后，不能复用。
                          sb.append(new String(content,0,len));
                    }
                    out.write("Receive Success!\n"+sb.getBytes());
                    out.flush();
                    socket.shutdownOutput();
              }
         }).start();
  }
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InetSocketAddress address=new InetSocketAddress(8888);
ServerSocketChannel server=ServerSocketChannel.open();//启动server
server.bind(address);
server.configureBlocking(false);//配置非阻塞
Selector=Selector.open();
server.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
while(true){
      selector.select();//检查selector注册事件，哪些事件到达selector。
      Iterator<SelectionKey> keys=selector.selectedKeys().iterator();//事件到达，获取selectionKey.
      while(keys.hasNext(){
            SelectionKey key=keys.next();
             ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate(1024);
            if(key.isAcceptable()){//Accept事件发生。
                  ServerSocketChannel serverChannel=(ServerSocketChannel)key.channel();//找到Server
                  SocketChannel channel=serverChannel.accept();//建立新的通道。
                  channel.configureBlocking(false);//新的通道上配置非阻塞方式。
                  channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);//新的通道上注册新的事件：Read事件。监听Read事件
            }else if(key.isReadable()){
                  SocketChannel channel=(SocketChannel)key.channel();//Read事件通道
                  channel.read(buffer);
                  ........................................
                  channel.register(selector,SelectionKey.OP_WRITE);//通道注册Write事件
            }else if(key.isWritable()){
                  SocketChannel channel=(SocketChannel)key.channel();//通道
                  channel.write(buffer);
                  ........................................
                  channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);//写入完毕，注册READ事件
            }
            keys.remove();
      }
}
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8.系统IO复用方式：select,poll,epoll﻿
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9.select(poll)管理下的read过程﻿
        解析：selector遍历所有sokect,判断socket上发生的事件。（selector不知道事件发生在那个socket上）
        缺点：高并发场景：1W+并发，selector遍历所有sokect，消耗很多资源。
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10.epoll管理下的read过程﻿
解析： eventpoll（操作系统支持）:socket事件发生时，构建一个event事件列表，指明哪些sokcet上有事件到达。
           遍历事件列表，就可以找到对应的socket。
           selector不用遍历所有的sokcet,只需要遍历eventpoll，就可以找到对应的socket。
           ====>效率比较高。
多路复用网络通信： 多个channel复用一个selector.
11.无活动连接时，Selector.select方法被阻塞
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