non-blocking io 非阻塞 IO

1. 三大组件

1.1 Channel & Buffer

channel是指通道，尤其指数据的传输通道。以前学的IO有输入流、输出流。其实这些就是数据传输的通道。只不过他们是单向的。比如inputstream、outputstream。
channel是双向的，即可输入，又可输出。
Buffer是数据缓冲区，将输入读入Channle，也要先进入Buffer；读出也需要先进入Buffer。相当于是应用程序、文件、网络之间的数据的桥梁。用来暂存数据的缓冲区。
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
image.png
常见的 Channel 有

  • FileChannel 文件
  • DatagramChannel UDP
  • SocketChannel TCP
  • ServerSocketChannel TCP

第一个是用于文件的；第二个是udp的，第三和四是tcp的，只是四专门用于服务器，三的话客户端和服务器都可以用。
buffer 则用来缓冲读写数据，常见的 buffer 有

  • ByteBuffer(抽象类) 最常用
    • MappedByteBuffer
    • DirectByteBuffer
    • HeapByteBuffer
  • ShortBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • FloatBuffer
  • DoubleBuffer
  • CharBuffer

很多，但是常用的只有ByteBuffer。

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
下面是在没有NIO这套API之前的服务器设计思路。

多线程版设计

image.png
在windos下，一个线程默认占用1M内存，那么1000个链接，就是1G内存，这是不可能的；而且线程多也不一定是好事，我们知道线程最终是靠cpu执行的，假设1000线程，只有16核，那么就会有线程不停的切换，就要保存上下文，这种状态切换成本高。
1000个客人，1000个服务员

多线程版缺点

  • 内存占用高
  • 线程上下文切换成本高
  • 只适合连接数少的场景

    线程池版设计

    image.png
    那么用线程池就可以限制线程数量了。这需要阻塞模式下，什么意思呢？就是socket1没有断开，线程就不能处理socket3.因此适合短连接。
    如果没有断开，即使socket1没有读写，也要等。
    你可能会问，这个线程不会聪明点？？就是这么傻。
    因此你见早起的服务器都是设置短连接。早起Tomcat就是采用线程池版，就是阻塞式IO。
    适合HTTP请求，因为HTTP请求就是连上，发一个请求，然后断开。

对于第一个thread
只有socket1断开了，该线程才能支持socket3
因此仅支持短连接
早起服务器都设计成短连接
这个很适合http请求，因为http请求就是发送一下，得到回复就断开

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）
    image.png
    其实这个channel就相当于上面的socket连接，这个selector就是监视这些链接；一旦谁有需要，它就会观察到，然后让thread处理；其适合流量小的场景，如果流量大，比如channel1的流量大，那么剩下两个channel有请求，那么就会受到冷遇。
    image.png
    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，内容为
    1. 1234567890abcd
    使用 FileChannel 来读取文件内容
    1. @Slf4j
    2. public class ChannelDemo1 {
    3.   public static void main(String[] args) {
    4.       try (RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("helloword/data.txt", "rw")) {
    5.           FileChannel channel = file.getChannel();
    6.           ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
    7.           do { // 为什么要循环，因为你不知道文件大小，但缓冲区是有限空间
    8.               // 向 buffer 写入
    9.               int len = channel.read(buffer);
    10.               log.debug("读到字节数：{}", len);
    11.               if (len == -1) {
    12.                   break;
    13.               }
    14.               // 切换 buffer 读模式
    15.               buffer.flip();
    16.               while(buffer.hasRemaining()) {
    17.                   log.debug("{}", (char)buffer.get());
    18.               }
    19.               // 切换 buffer 写模式
    20.               buffer.clear();
    21.           } while (true);
    22.       } catch (IOException e) {
    23.           e.printStackTrace();
    24.       }
    25.   }
    26. }
    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

2.1 ByteBuffer正确使用姿势

前提是创建buffer

  1. 向 buffer 写入数据，例如调用 channel.read(buffer)
  2. 调用 flip() 切换至读模式
  3. 从 buffer 读取数据，例如调用 buffer.get()
  4. 调用 clear() 或 compact() 切换至写模式
  5. 重复 1~4 步骤

    2.2 ByteBuffer结构

    ByteBuffer 有以下重要属性
  • capacity
  • position
  • limit

一开始
image.png
写模式下，position 是写入位置，limit 等于容量，下图表示写入了 4 个字节后的状态
image.png
flip 动作发生后，position 切换为读取位置，limit 切换为读取限制
image.png
读取 4 个字节后，状态
image.png
clear 动作发生后，状态
image.png
compact 方法，是把未读完的部分向前压缩，然后切换至写模式
image.png

测试工具类

这个一个工具类，需要导入Neety包，可以直接用。

  1. public class ByteBufferUtil {
  2.     private static final char[] BYTE2CHAR = new char[256];
  3.     private static final char[] HEXDUMP_TABLE = new char[256 * 4];
  4.     private static final String[] HEXPADDING = new String[16];
  5.     private static final String[] HEXDUMP_ROWPREFIXES = new String[65536 >>> 4];
  6.     private static final String[] BYTE2HEX = new String[256];
  7.     private static final String[] BYTEPADDING = new String[16];
  9.     static {
  10.         final char[] DIGITS = "0123456789abcdef".toCharArray();
  11.         for (int i = 0; i < 256; i++) {
  12.             HEXDUMP_TABLE[i << 1] = DIGITS[i >>> 4 & 0x0F];
  13.             HEXDUMP_TABLE[(i << 1) + 1] = DIGITS[i & 0x0F];
  14.         }
  16.         int i;
  18.         // Generate the lookup table for hex dump paddings
  19.         for (i = 0; i < HEXPADDING.length; i++) {
  20.             int padding = HEXPADDING.length - i;
  21.             StringBuilder buf = new StringBuilder(padding * 3);
  22.             for (int j = 0; j < padding; j++) {
  23.                 buf.append("   ");
  24.             }
  25.             HEXPADDING[i] = buf.toString();
  26.         }
  28.         // Generate the lookup table for the start-offset header in each row (up to 64KiB).
  29.         for (i = 0; i < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length; i++) {
  30.             StringBuilder buf = new StringBuilder(12);
  31.             buf.append(NEWLINE);
  32.             buf.append(Long.toHexString(i << 4 & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));
  33.             buf.setCharAt(buf.length() - 9, '|');
  34.             buf.append('|');
  35.             HEXDUMP_ROWPREFIXES[i] = buf.toString();
  36.         }
  38.         // Generate the lookup table for byte-to-hex-dump conversion
  39.         for (i = 0; i < BYTE2HEX.length; i++) {
  40.             BYTE2HEX[i] = ' ' + StringUtil.byteToHexStringPadded(i);
  41.         }
  43.         // Generate the lookup table for byte dump paddings
  44.         for (i = 0; i < BYTEPADDING.length; i++) {
  45.             int padding = BYTEPADDING.length - i;
  46.             StringBuilder buf = new StringBuilder(padding);
  47.             for (int j = 0; j < padding; j++) {
  48.                 buf.append(' ');
  49.             }
  50.             BYTEPADDING[i] = buf.toString();
  51.         }
  53.         // Generate the lookup table for byte-to-char conversion
  54.         for (i = 0; i < BYTE2CHAR.length; i++) {
  55.             if (i <= 0x1f || i >= 0x7f) {
  56.                 BYTE2CHAR[i] = '.';
  57.             } else {
  58.                 BYTE2CHAR[i] = (char) i;
  59.             }
  60.         }
  61.     }
  63.     /**
  64.      * 打印所有内容
  65.      * @param buffer
  66.      */
  67.     public static void debugAll(ByteBuffer buffer) {
  68.         int oldlimit = buffer.limit();
  69.         buffer.limit(buffer.capacity());
  70.         StringBuilder origin = new StringBuilder(256);
  71.         appendPrettyHexDump(origin, buffer, 0, buffer.capacity());
  72.         System.out.println("+--------+-------------------- all ------------------------+----------------+");
  73.         System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), oldlimit);
  74.         System.out.println(origin);
  75.         buffer.limit(oldlimit);
  76.     }
  78.     /**
  79.      * 打印可读取内容
  80.      * @param buffer
  81.      */
  82.     public static void debugRead(ByteBuffer buffer) {
  83.         StringBuilder builder = new StringBuilder(256);
  84.         appendPrettyHexDump(builder, buffer, buffer.position(), buffer.limit() - buffer.position());
  85.         System.out.println("+--------+-------------------- read -----------------------+----------------+");
  86.         System.out.printf("position: [%d], limit: [%d]\n", buffer.position(), buffer.limit());
  87.         System.out.println(builder);
  88.     }
  90.     private static void appendPrettyHexDump(StringBuilder dump, ByteBuffer buf, int offset, int length) {
  91.         if (isOutOfBounds(offset, length, buf.capacity())) {
  92.             throw new IndexOutOfBoundsException(
  93.                     "expected: " + "0 <= offset(" + offset + ") <= offset + length(" + length
  94.                             + ") <= " + "buf.capacity(" + buf.capacity() + ')');
  95.         }
  96.         if (length == 0) {
  97.             return;
  98.         }
  99.         dump.append(
  100.                 "         +-------------------------------------------------+" +
  101.                         NEWLINE + "         |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |" +
  102.                         NEWLINE + "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");
  104.         final int startIndex = offset;
  105.         final int fullRows = length >>> 4;
  106.         final int remainder = length & 0xF;
  108.         // Dump the rows which have 16 bytes.
  109.         for (int row = 0; row < fullRows; row++) {
  110.             int rowStartIndex = (row << 4) + startIndex;
  112.             // Per-row prefix.
  113.             appendHexDumpRowPrefix(dump, row, rowStartIndex);
  115.             // Hex dump
  116.             int rowEndIndex = rowStartIndex + 16;
  117.             for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
  118.                 dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);
  119.             }
  120.             dump.append(" |");
  122.             // ASCII dump
  123.             for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
  124.                 dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);
  125.             }
  126.             dump.append('|');
  127.         }
  129.         // Dump the last row which has less than 16 bytes.
  130.         if (remainder != 0) {
  131.             int rowStartIndex = (fullRows << 4) + startIndex;
  132.             appendHexDumpRowPrefix(dump, fullRows, rowStartIndex);
  134.             // Hex dump
  135.             int rowEndIndex = rowStartIndex + remainder;
  136.             for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
  137.                 dump.append(BYTE2HEX[getUnsignedByte(buf, j)]);
  138.             }
  139.             dump.append(HEXPADDING[remainder]);
  140.             dump.append(" |");
  142.             // Ascii dump
  143.             for (int j = rowStartIndex; j < rowEndIndex; j++) {
  144.                 dump.append(BYTE2CHAR[getUnsignedByte(buf, j)]);
  145.             }
  146.             dump.append(BYTEPADDING[remainder]);
  147.             dump.append('|');
  148.         }
  150.         dump.append(NEWLINE +
  151.                 "+--------+-------------------------------------------------+----------------+");
  152.     }
  154.     private static void appendHexDumpRowPrefix(StringBuilder dump, int row, int rowStartIndex) {
  155.         if (row < HEXDUMP_ROWPREFIXES.length) {
  156.             dump.append(HEXDUMP_ROWPREFIXES[row]);
  157.         } else {
  158.             dump.append(NEWLINE);
  159.             dump.append(Long.toHexString(rowStartIndex & 0xFFFFFFFFL | 0x100000000L));
  160.             dump.setCharAt(dump.length() - 9, '|');
  161.             dump.append('|');
  162.         }
  163.     }
  165.     public static short getUnsignedByte(ByteBuffer buffer, int index) {
  166.         return (short) (buffer.get(index) & 0xFF);
  167.     }
  168. }

方法演示一

测试
image.png

方法演示二

image.png
垃圾回收可能会移动堆内存对象位置，那么NIO用堆内存就会影响性能。

2.3 ByteBuffer 常见方法

分配空间

可以使用 allocate 方法为 ByteBuffer 分配空间，其它 buffer 类也有该方法

  1. Bytebuffer buf = ByteBuffer.allocate(16);

向 buffer 写入数据

有两种办法

  • 调用 channel 的 read 方法

  • 调用 buffer 自己的 put 方法

    1. int readBytes = channel.read(buf);

    和

    1. buf.put((byte)127);

    从 buffer 读取数据

    同样有两种办法

  • 调用 channel 的 write 方法

  • 调用 buffer 自己的 get 方法

    1. int writeBytes = channel.write(buf);

    和

    1. byte b = buf.get();

    get 方法会让 position 读指针向后走，如果想重复读取数据

  • 可以调用 rewind 方法将 position 重新置为 0

  • 或者调用 get(int i) 方法获取索引 i 的内容，它不会移动读指针

    mark 和 reset

    mark 是在读取时，做一个标记，即使 position 改变，只要调用 reset 就能回到 mark 的位置

    注意 rewind 和 flip 都会清除 mark 位置

方法演示三

image.png
image.png

字符串与 ByteBuffer 互转（多种方式，自由选择）

image.png
image.png

  1. // 字符串转bytebuffer，网络传输，你要把字符串转为bytebuffer，再发送
  2. ByteBuffer buffer1 = StandardCharsets.UTF_8.encode("你好");
  3. ByteBuffer buffer2 = Charset.forName("utf-8").encode("你好");
  5. debug(buffer1);
  6. debug(buffer2);
  8. CharBuffer buffer3 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer1);
  9. System.out.println(buffer3.getClass());
  10. System.out.println(buffer3.toString());

输出

  1.          +-------------------------------------------------+
  2.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  3. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  4. |00000000| e4 bd a0 e5 a5 bd                               |......          |
  5. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  6.          +-------------------------------------------------+
  7.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  8. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  9. |00000000| e4 bd a0 e5 a5 bd                               |......          |
  10. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  11. class java.nio.HeapCharBuffer
  12. 你好

Buffer 的线程安全

Buffer 是非线程安全的

2.4 Scattering Reads(分散读取)

分散读取，有一个文本文件 3parts.txt 将这个文件读到三个缓冲区，分别读one、two和three

  1. onetwothree

使用如下方式读取，可以将数据填充至多个 buffer

  1. try (RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("helloword/3parts.txt", "rw")) {
  2.     FileChannel channel = file.getChannel();
  3.     ByteBuffer a = ByteBuffer.allocate(3); //一直要读到这个缓冲区的是one，3字节
  4.     ByteBuffer b = ByteBuffer.allocate(3); //一直要读到这个缓冲区的是two，3字节
  5.     ByteBuffer c = ByteBuffer.allocate(5); //一直要读到这个缓冲区的是three，5字节
  6.     channel.read(new ByteBuffer[]{a, b, c});
  7.     a.flip();
  8.     b.flip();
  9.     c.flip();
  10.     debug(a);
  11.     debug(b);
  12.     debug(c);
  13. } catch (IOException e) {
  14.     e.printStackTrace();
  15. }

结果

  1.          +-------------------------------------------------+
  2.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  3. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  4. |00000000| 6f 6e 65                                        |one             |
  5. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  6.          +-------------------------------------------------+
  7.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  8. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  9. |00000000| 74 77 6f                                        |two             |
  10. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  11.          +-------------------------------------------------+
  12.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  13. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  14. |00000000| 74 68 72 65 65                                  |three           |
  15. +--------+-------------------------------------------------+----------------+

2.5 Gathering Writes(集中写入)

使用如下方式写入，可以将多个 buffer 的数据填充至 channel

  1. try (RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("helloword/3parts.txt", "rw")) {
  2.     FileChannel channel = file.getChannel();
  3.     ByteBuffer d = ByteBuffer.allocate(4);
  4.     ByteBuffer e = ByteBuffer.allocate(4);
  5.     channel.position(11);
  7.     d.put(new byte[]{'f', 'o', 'u', 'r'});
  8.     e.put(new byte[]{'f', 'i', 'v', 'e'});
  9.     d.flip();
  10.     e.flip();
  11.     debug(d);
  12.     debug(e);
  13.     channel.write(new ByteBuffer[]{d, e});
  14. } catch (IOException e) {
  15.     e.printStackTrace();
  16. }

输出

  1.          +-------------------------------------------------+
  2.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  3. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  4. |00000000| 66 6f 75 72                                     |four            |
  5. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  6.          +-------------------------------------------------+
  7.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  8. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  9. |00000000| 66 69 76 65                                     |five            |
  10. +--------+-------------------------------------------------+----------------+

文件内容

  1. onetwothreefourfive

2.6 练习

网络上有多条数据发送给服务端，数据之间使用 \n 进行分隔但由于某种原因这些数据在接收时，被进行了重新组合，例如原始数据有3条为

  • Hello,world\n
  • I’m zhangsan\n
  • How are you?\n

变成了下面的两个 byteBuffer (黏包，半包)

  • Hello,world\nI’m zhangsan\nHo
  • w are you?\n

现在要求你编写程序，将错乱的数据恢复成原始的按 \n 分隔的数据

  1. public static void main(String[] args) {
  2.     ByteBuffer source = ByteBuffer.allocate(32);
  3.     //                     11            24
  4.     source.put("Hello,world\nI'm zhangsan\nHo".getBytes()); // 接收的第一条数据
  5.     split(source); // 分隔，后面的留下给吓一跳
  7.     source.put("w are you?\nhaha!\n".getBytes()); // 接收第二条
  8.     split(source);
  9. }
  11. private static void split(ByteBuffer source) {
  12.     source.flip(); // 转为写模式
  13.     int oldLimit = source.limit(); // 读的上限
  14.     for (int i = 0; i < oldLimit; i++) {
  15.         if (source.get(i) == '\n') { // 如果是换行符，找到一条完整消息
  16.             System.out.println(i);
  17.             // 把这条完整消息存入新的ByteBuffer
  18.             ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(i + 1 - source.position());
  19.             // 0 ~ limit
  20.             source.limit(i + 1);
  21.             target.put(source); // 从source 读，向 target 写
  22.             debugAll(target);
  23.             source.limit(oldLimit);
  24.         }
  25.     }
  26.     source.compact(); // 留下未读的，转为读模式
  27. }

image.png

3. 文件编程(了解，我们重点在网络编程)

3.1 FileChannel

⚠️ FileChannel 工作模式

FileChannel 只能工作在阻塞模式下(其不能根Selector配合)

获取

不能直接打开 FileChannel，必须通过 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 来获取 FileChannel，它们都有 getChannel 方法

  • 通过 FileInputStream 获取的 channel 只能读
  • 通过 FileOutputStream 获取的 channel 只能写
  • 通过 RandomAccessFile 是否能读写根据构造 RandomAccessFile 时的读写模式决定

    读取

    会从 channel 读取数据填充 ByteBuffer，返回值表示读到了多少字节，-1 表示到达了文件的末尾
    1. int readBytes = channel.read(buffer);

    写入

    写入的正确姿势如下， SocketChannel (FileChannel可以不遵循下你的套路，但是SocketChannel必须遵循)
    因为SocketChannel 传输数据的能力是有限的，我们不能buffer有多少数据，我们一次性全把他传入到channel里面。
    channel有能力限制，要先有这个认识 ```java ByteBuffer buffer = …; buffer.put(…); // 存入数据 buffer.flip(); // 切换读模式

while(buffer.hasRemaining()) { channel.write(buffer); }

  1. 在 while 中调用 channel.write 是因为 write 方法并不能保证一次将 buffer 中的内容全部写入 channel
  2. <a name="UYKcc"></a>
  3. ### 关闭
  4. channel 必须关闭，不过调用了 FileInputStream、FileOutputStream 或者 RandomAccessFile 的 close 方法会间接地调用 channel 的 close 方法
  5. <a name="hIGru"></a>
  6. ### 位置
  7. 获取当前位置
  8. ```java
  9. long pos = channel.position();

设置当前位置

  1. long newPos = ...;
  2. channel.position(newPos);

设置当前位置时，如果设置为文件的末尾

  • 这时读取会返回 -1

  • 这时写入，会追加内容，但要注意如果 position 超过了文件末尾，再写入时在新内容和原末尾之间会有空洞（00）

    大小

    使用 size 方法获取文件的大小

    强制写入

    操作系统出于性能的考虑，会将数据缓存(操作系统的缓存)，不是立刻写入磁盘(channel关闭时，才会同步到磁盘上)。可以调用 force(true) 方法将文件内容和元数据（文件的权限等信息）立刻写入磁盘

    3.2 两个 Channel 传输数据

    1. String FROM = "helloword/data.txt";
    2. String TO = "helloword/to.txt";
    3. long start = System.nanoTime();
    4. try (FileChannel from = new FileInputStream(FROM).getChannel();
    5.    FileChannel to = new FileOutputStream(TO).getChannel();
    6.   ) {
    7.   // transferTo效率高，底层会利用操作系统的零拷贝进行优化 传输有上限，最多是2G 更多内容没有传输过去
    8.   from.transferTo(0, from.size(), to);
    9. } catch (IOException e) {
    10.   e.printStackTrace();
    11. }
    12. long end = System.nanoTime();
    13. System.out.println("transferTo 用时：" + (end - start) / 1000_000.0);

    输出

    1. transferTo 用时：8.2011

    超过 2g 大小的文件传输 解决方案是多次传输

    1. public class TestFileChannelTransferTo {
    2.   public static void main(String[] args) {
    3.       try (
    4.               FileChannel from = new FileInputStream("data.txt").getChannel();
    5.               FileChannel to = new FileOutputStream("to.txt").getChannel();
    6.       ) {
    7.           // 效率高，底层会利用操作系统的零拷贝进行优化
    8.           long size = from.size();
    9.           // left 变量代表还剩余多少字节
    10.           for (long left = size; left > 0; ) {
    11.               System.out.println("position:" + (size - left) + " left:" + left);
    12.               left -= from.transferTo((size - left), left, to);
    13.           }
    14.       } catch (IOException e) {
    15.           e.printStackTrace();
    16.       }
    17.   }
    18. }

    实际传输一个超大文件

    1. position:0 left:7769948160
    2. position:2147483647 left:5622464513
    3. position:4294967294 left:3474980866
    4. position:6442450941 left:1327497219

    3.3 Path

    jdk7 引入了 Path 和 Paths 类(代表文件或者文件夹的路径)

  • Path 用来表示文件路径

  • Paths 是工具类，用来获取 Path 实例 ```java Path source = Paths.get(“1.txt”); // 相对路径 使用 user.dir 环境变量来定位 1.txt

Path source = Paths.get(“d:\1.txt”); // 绝对路径 代表了 d:\1.txt

Path source = Paths.get(“d:/1.txt”); // 绝对路径 同样代表了 d:\1.txt

Path projects = Paths.get(“d:\data”, “projects”); // 代表了 d:\data\projects

  2. - . 代表了当前路径
  3. - .. 代表了上一级路径
  5. 例如目录结构如下
  6. ```java
  7. d:
  8.     |- data
  9.         |- projects
  10.             |- a
  11.             |- b

代码

  1. Path path = Paths.get("d:\\data\\projects\\a\\..\\b");
  2. System.out.println(path);
  3. System.out.println(path.normalize()); // 正常化路径

会输出

  1. d:\data\projects\a\..\b
  2. d:\data\projects\b

3.4 Files

检查文件是否存在

  1. Path path = Paths.get("helloword/data.txt");
  2. System.out.println(Files.exists(path));

创建一级目录

  1. Path path = Paths.get("helloword/d1");
  2. Files.createDirectory(path);
  • 如果目录已存在，会抛异常 FileAlreadyExistsException
  • 不能一次创建多级目录，否则会抛异常 NoSuchFileException

创建多级目录用

  1. Path path = Paths.get("helloword/d1/d2");
  2. Files.createDirectories(path);

拷贝文件

  1. Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
  2. Path target = Paths.get("helloword/target.txt");
  4. Files.copy(source, target); // 效率也很高，底层用的是操作系统的实现，和transferTo各有千秋，性能差不多
  • 如果文件已存在，会抛异常 FileAlreadyExistsException

如果希望用 source 覆盖掉 target，需要用 StandardCopyOption 来控制

  1. Files.copy(source, target, StandardCopyOption.REPLACE_EXISTING);

移动文件

  1. Path source = Paths.get("helloword/data.txt");
  2. Path target = Paths.get("helloword/data.txt");
  4. Files.move(source, target, StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE);
  • StandardCopyOption.ATOMIC_MOVE 保证文件移动的原子性

删除文件

  1. Path target = Paths.get("helloword/target.txt");
  3. Files.delete(target);
  • 如果文件不存在，会抛异常 NoSuchFileException

删除目录

  1. Path target = Paths.get("helloword/d1");
  3. Files.delete(target);
  • 如果目录还有内容，会抛异常 DirectoryNotEmptyException

遍历目录文件，1.7之前我们只能自己写递归，现在Files提供了更方便的方法
这个方法用的是访问者模式

  1. public static void main(String[] args) throws IOException {
  2.     Path path = Paths.get("C:\\Program Files\\Java\\jdk1.8.0_91");
  3.     AtomicInteger dirCount = new AtomicInteger(); // 统计文件夹数量
  4.     AtomicInteger fileCount = new AtomicInteger(); // 统计文件数量
  5.     // 为什么不用int coun，因为匿名内部类里面不能count++，里面需要final int count
  6.     Files.walkFileTree(path, new SimpleFileVisitor<Path>(){
  7.         // 进入文件夹 return不要改，加自己逻辑即可
  8.         @Override
  9.         public FileVisitResult preVisitDirectory(Path dir, BasicFileAttributes attrs) 
  10.             throws IOException {
  11.             System.out.println(dir);
  12.             dirCount.incrementAndGet();
  13.             return super.preVisitDirectory(dir, attrs);
  14.         }
  16.         // 观察该文件 return不要改，加自己逻辑即可 
  17.         @Override
  18.         public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) 
  19.             throws IOException {
  20.             System.out.println(file);
  21.             fileCount.incrementAndGet();
  22.             return super.visitFile(file, attrs);
  23.         }
  24.     });
  25.     System.out.println(dirCount); // 133 // 文件夹
  26.     System.out.println(fileCount); // 1479 // 文件
  27. }

统计 jar 的数目

  1. Path path = Paths.get("C:\\Program Files\\Java\\jdk1.8.0_91");
  2. AtomicInteger fileCount = new AtomicInteger();
  3. Files.walkFileTree(path, new SimpleFileVisitor<Path>(){
  4.     @Override
  5.     public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) 
  6.         throws IOException {
  7.         if (file.toFile().getName().endsWith(".jar")) {
  8.             fileCount.incrementAndGet();
  9.         }
  10.         return super.visitFile(file, attrs);
  11.     }
  12. });
  13. System.out.println(fileCount); // 724

删除多级目录

  1. Path path = Paths.get("d:\\a");
  2. Files.walkFileTree(path, new SimpleFileVisitor<Path>(){
  3.     @Override
  4.     public FileVisitResult visitFile(Path file, BasicFileAttributes attrs) 
  5.         throws IOException {
  6.         Files.delete(file);
  7.         return super.visitFile(file, attrs);
  8.     }
  10.     // 退出删文件夹，此时里面已经没有文件了
  11.     @Override
  12.     public FileVisitResult postVisitDirectory(Path dir, IOException exc) 
  13.         throws IOException {
  14.         Files.delete(dir);
  15.         return super.postVisitDirectory(dir, exc);
  16.     }
  17. });

⚠️ 删除很危险

删除是危险操作，确保要递归删除的文件夹没有重要内容(这个不走回收站，找不回来)

拷贝多级目录

  1. long start = System.currentTimeMillis();
  2. String source = "D:\\Snipaste-1.16.2-x64";
  3. String target = "D:\\Snipaste-1.16.2-x64aaa";
  5. Files.walk(Paths.get(source)).forEach(path -> {
  6.     try {
  7.         String targetName = path.toString().replace(source, target);
  8.         // 是目录
  9.         if (Files.isDirectory(path)) {
  10.             Files.createDirectory(Paths.get(targetName));
  11.         }
  12.         // 是普通文件
  13.         else if (Files.isRegularFile(path)) {
  14.             Files.copy(path, Paths.get(targetName));
  15.         }
  16.     } catch (IOException e) {
  17.         e.printStackTrace();
  18.     }
  19. });
  20. long end = System.currentTimeMillis();
  21. System.out.println(end - start);

4. 网络编程

4.1 非阻塞 vs 阻塞

阻塞

  • 阻塞模式下，相关方法都会导致线程暂停
    • ServerSocketChannel.accept 会在没有连接建立时让线程暂停
    • SocketChannel.read 会在没有数据可读时让线程暂停
    • 阻塞的表现其实就是线程暂停了，暂停期间不会占用 cpu，但线程相当于闲置
  • 单线程下，阻塞方法之间相互影响，几乎不能正常工作，需要多线程支持
  • 但多线程下，有新的问题，体现在以下方面
    • 32 位 jvm 一个线程 320k，64 位 jvm 一个线程 1024k，如果连接数过多，必然导致 OOM，并且线程太多，反而会因为频繁上下文切换导致性能降低
    • 可以采用线程池技术来减少线程数和线程上下文切换，但治标不治本，如果有很多连接建立，但长时间 inactive，会阻塞线程池中所有线程，因此不适合长连接，只适合短连接

服务器端

  1. // 使用 nio 来理解阻塞模式, 单线程
  2. // 0. ByteBuffer
  3. ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  4. // 1. 创建了服务器
  5. ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  7. // 2. 绑定监听端口
  8. ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
  10. // 3. 连接集合
  11. List<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
  12. while (true) {
  13.     // 4. accept 建立与客户端连接， SocketChannel 用来与客户端之间通信
  14.     log.debug("connecting...");
  15.     SocketChannel sc = ssc.accept(); // 阻塞方法，线程停止运行  没有客户单链接。就停在这里
  16.     log.debug("connected... {}", sc);
  17.     channels.add(sc);
  18.     for (SocketChannel channel : channels) {
  19.         // 5. 接收客户端发送的数据
  20.         log.debug("before read... {}", channel);
  21.         channel.read(buffer); // 阻塞方法，线程停止运行  下面的客户端启动，则会停到这里等待数据
  22.         buffer.flip();
  23.         debugRead(buffer);
  24.         buffer.clear();
  25.         log.debug("after read...{}", channel);
  26.     }
  27. }

客户端

  1. SocketChannel sc = SocketChannel.open();
  2. sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
  3. System.out.println("waiting...");

如果客户端发送数据：
image.png
服务器向下运行：再次到accept处阻塞！！
如果我们上面客户端再发一条数据，服务器是没有响应的，为什么？？
因为服务器在accept方法处！！

如果我们再启动一个客户端
此时服务器又来了个连接，上一个客户端发送的数据又处理了，但是第二个连接在循环处阻塞在accept方法位置。

非阻塞

  • 非阻塞模式下，相关方法都会不会让线程暂停
    在 ServerSocketChannel.accept 在没有连接建立时，会返回 null，继续运行
     SocketChannel.read 在没有数据可读时，会返回 0，但线程不必阻塞，可以去执行其它 SocketChannel 的 read 或是去执行 ServerSocketChannel.accept
    写数据时，线程只是等待数据写入 Channel 即可，无需等 Channel 通过网络把数据发送出去
     但非阻塞模式下，即使没有连接建立，和可读数据，线程仍然在不断运行(while不断循环)，白白浪费了 cpu
    * 数据复制过程中，线程实际还是阻塞的（AIO 改进的地方）

服务器端，客户端代码不变

  1. // 使用 nio 来理解非阻塞模式, 单线程
  2. // 0. ByteBuffer
  3. ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
  4. // 1. 创建了服务器
  5. ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  6. ssc.configureBlocking(false); // 非阻塞模式 
  7. // 2. 绑定监听端口
  8. ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
  9. // 3. 连接集合
  10. List<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
  11. while (true) {
  12.     // 4. accept 建立与客户端连接， SocketChannel 用来与客户端之间通信
  13.     SocketChannel sc = ssc.accept(); // 非阻塞，线程还会继续运行，如果没有连接建立，但sc是null
  14.     if (sc != null) {
  15.         log.debug("connected... {}", sc);
  16.         sc.configureBlocking(false); // 非阻塞模式 影响的是下面的read方法
  17.         channels.add(sc);
  18.     }
  19.     for (SocketChannel channel : channels) {
  20.         // 5. 接收客户端发送的数据
  21.         int read = channel.read(buffer);// 非阻塞，线程仍然会继续运行，如果没有读到数据，read 返回 0
  22.         if (read > 0) {
  23.             buffer.flip();
  24.             debugRead(buffer);
  25.             buffer.clear();
  26.             log.debug("after read...{}", channel);
  27.         }
  28.     }
  29. }

多路复用

单线程可以配合 Selector 完成对多个 Channel 可读写事件的监控，这称之为多路复用

  • 多路复用仅针对网络 IO、普通文件 IO 没法利用多路复用

  • 如果不用 Selector 的非阻塞模式，线程大部分时间都在做无用功，而 Selector 能够保证

    • 有可连接事件时才去连接
    • 有可读事件才去读取
    • 有可写事件才去写入
      • 限于网络传输能力，Channel 未必时时可写，一旦 Channel 可写，会触发 Selector 的可写事件

        4.2 Selector

        image.png
        好处

  • 一个线程配合 selector 就可以监控多个 channel 的事件，事件发生线程才去处理。避免非阻塞模式下所做无用功

  • 让这个线程能够被充分利用
  • 节约了线程的数量

  • 减少了线程上下文切换

    创建

    1. Selector selector = Selector.open();

    绑定 Channel 事件

    也称之为注册事件，绑定的事件 selector 才会关心 

    1. channel.configureBlocking(false);
    2. SelectionKey key = channel.register(selector, 绑定事件);

  • channel 必须工作在非阻塞模式

  • FileChannel 没有非阻塞模式，因此不能配合 selector 一起使用
  • 绑定的事件类型可以有
    • connect - 客户端连接成功时触发
    • accept - 服务器端成功接受连接时触发
    • read - 数据可读入时触发，有因为接收能力弱，数据暂不能读入的情况
    • write - 数据可写出时触发，有因为发送能力弱，数据暂不能写出的情况

      监听 Channel 事件

      可以通过下面三种方法来监听是否有事件发生，方法的返回值代表有多少 channel 发生了事件
      方法1，阻塞直到绑定事件发生
      1. int count = selector.select();
      方法2，阻塞直到绑定事件发生，或是超时（时间单位为 ms）
      1. int count = selector.select(long timeout);
      方法3，不会阻塞，也就是不管有没有事件，立刻返回，自己根据返回值检查是否有事件
      1. int count = selector.selectNow();

      select 何时不阻塞

      • 事件发生时
        • 客户端发起连接请求，会触发 accept 事件
        • 客户端发送数据过来，客户端正常、异常关闭时，都会触发 read 事件，另外如果发送的数据大于 buffer 缓冲区，会触发多次读取事件
        • channel 可写，会触发 write 事件
        • 在 linux 下 nio bug 发生时
      • 调用 selector.wakeup()
      • 调用 selector.close()
      • selector 所在线程 interrupt

4.3 处理 accept 事件

客户端代码为

  1. public class Client {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         try (Socket socket = new Socket("localhost", 8080)) {
  4.             System.out.println(socket);
  5.             socket.getOutputStream().write("world".getBytes());
  6.             System.in.read();
  7.         } catch (IOException e) {
  8.             e.printStackTrace();
  9.         }
  10.     }
  11. }

服务器端代码为

  1. @Slf4j
  2. public class ChannelDemo6 {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         try (ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open()) {
  5.             channel.bind(new InetSocketAddress(8080));
  6.             System.out.println(channel);
  7.             Selector selector = Selector.open();
  8.             channel.configureBlocking(false);
  9.             channel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  11.             while (true) {
  12.                 int count = selector.select();
  13. //                int count = selector.selectNow();
  14.                 log.debug("select count: {}", count);
  15. //                if(count <= 0) {
  16. //                    continue;
  17. //                }
  19.                 // 获取所有事件
  20.                 Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
  22.                 // 遍历所有事件，逐一处理
  23.                 Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();
  24.                 while (iter.hasNext()) {
  25.                     SelectionKey key = iter.next();
  26.                     // 判断事件类型
  27.                     if (key.isAcceptable()) {
  28.                         ServerSocketChannel c = (ServerSocketChannel) key.channel();
  29.                         // 必须处理
  30.                         SocketChannel sc = c.accept();
  31.                         log.debug("{}", sc);
  32.                     }
  33.                     // 处理完毕，必须将事件移除
  34.                     iter.remove();
  35.                 }
  36.             }
  37.         } catch (IOException e) {
  38.             e.printStackTrace();
  39.         }
  40.     }
  41. }

💡 事件发生后能否不处理

事件发生后，要么处理，要么取消（cancel），不能什么都不做，否则下次该事件仍会触发，这是因为 nio 底层使用的是水平触发

4.4 处理 read 事件

  1. @Slf4j
  2. public class ChannelDemo6 {
  3.     public static void main(String[] args) {
  4.         try (ServerSocketChannel channel = ServerSocketChannel.open()) {
  5.             channel.bind(new InetSocketAddress(8080));
  6.             System.out.println(channel);
  7.             Selector selector = Selector.open();
  8.             channel.configureBlocking(false);
  9.             channel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  11.             while (true) {
  12.                 int count = selector.select();
  13. //                int count = selector.selectNow();
  14.                 log.debug("select count: {}", count);
  15. //                if(count <= 0) {
  16. //                    continue;
  17. //                }
  19.                 // 获取所有事件
  20.                 Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();
  22.                 // 遍历所有事件，逐一处理
  23.                 Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();
  24.                 while (iter.hasNext()) {
  25.                     SelectionKey key = iter.next();
  26.                     // 判断事件类型
  27.                     if (key.isAcceptable()) {
  28.                         ServerSocketChannel c = (ServerSocketChannel) key.channel();
  29.                         // 必须处理
  30.                         SocketChannel sc = c.accept();
  31.                         sc.configureBlocking(false);
  32.                         sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
  33.                         log.debug("连接已建立: {}", sc);
  34.                     } else if (key.isReadable()) {
  35.                         SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
  36.                         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(128);
  37.                         int read = sc.read(buffer);
  38.                         if(read == -1) {
  39.                             key.cancel();
  40.                             sc.close();
  41.                         } else {
  42.                             buffer.flip();
  43.                             debug(buffer);
  44.                         }
  45.                     }
  46.                     // 处理完毕，必须将事件移除
  47.                     iter.remove();
  48.                 }
  49.             }
  50.         } catch (IOException e) {
  51.             e.printStackTrace();
  52.         }
  53.     }
  54. }

开启两个客户端，修改一下发送文字，输出

  1. sun.nio.ch.ServerSocketChannelImpl[/0:0:0:0:0:0:0:0:8080]
  2. 21:16:39 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo6 - select count: 1
  3. 21:16:39 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo6 - 连接已建立: java.nio.channels.SocketChannel[connected local=/127.0.0.1:8080 remote=/127.0.0.1:60367]
  4. 21:16:39 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo6 - select count: 1
  5.          +-------------------------------------------------+
  6.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  7. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  8. |00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
  9. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  10. 21:16:59 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo6 - select count: 1
  11. 21:16:59 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo6 - 连接已建立: java.nio.channels.SocketChannel[connected local=/127.0.0.1:8080 remote=/127.0.0.1:60378]
  12. 21:16:59 [DEBUG] [main] c.i.n.ChannelDemo6 - select count: 1
  13.          +-------------------------------------------------+
  14.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  15. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  16. |00000000| 77 6f 72 6c 64                                  |world           |
  17. +--------+-------------------------------------------------+----------------+

💡 为何要 iter.remove()

因为 select 在事件发生后，就会将相关的 key 放入 selectedKeys 集合，但不会在处理完后从 selectedKeys 集合中移除，需要我们自己编码删除。例如

  • 第一次触发了 ssckey 上的 accept 事件，没有移除 ssckey
  • 第二次触发了 sckey 上的 read 事件，但这时 selectedKeys 中还有上次的 ssckey ，在处理时因为没有真正的 serverSocket 连上了，就会导致空指针异常

💡 cancel 的作用

cancel 会取消注册在 selector 上的 channel，并从 keys 集合中删除 key 后续不会再监听事件

⚠️ 不处理边界的问题

以前有同学写过这样的代码，思考注释中两个问题，以 bio 为例，其实 nio 道理是一样的

  1. public class Server {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         ServerSocket ss=new ServerSocket(9000);
  4.         while (true) {
  5.             Socket s = ss.accept();
  6.             InputStream in = s.getInputStream();
  7.             // 这里这么写，有没有问题
  8.             byte[] arr = new byte[4];
  9.             while(true) {
  10.                 int read = in.read(arr);
  11.                 // 这里这么写，有没有问题
  12.                 if(read == -1) {
  13.                     break;
  14.                 }
  15.                 System.out.println(new String(arr, 0, read));
  16.             }
  17.         }
  18.     }
  19. }

客户端

  1. public class Client {
  2.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  3.         Socket max = new Socket("localhost", 9000);
  4.         OutputStream out = max.getOutputStream();
  5.         out.write("hello".getBytes());
  6.         out.write("world".getBytes());
  7.         out.write("你好".getBytes());
  8.         max.close();
  9.     }
  10. }

输出

  1. hell
  2. owor
  3. ld�
  4. �好

为什么？

处理消息的边界

image.png

  • 一种思路是固定消息长度，数据包大小一样，服务器按预定长度读取，缺点是浪费带宽
  • 另一种思路是按分隔符拆分，缺点是效率低
  • TLV 格式，即 Type 类型、Length 长度、Value 数据，类型和长度已知的情况下，就可以方便获取消息大小，分配合适的 buffer，缺点是 buffer 需要提前分配，如果内容过大，则影响 server 吞吐量
    • Http 1.1 是 TLV 格式
    • Http 2.0 是 LTV 格式

image.png
服务器端

  1. private static void split(ByteBuffer source) {
  2.     source.flip();
  3.     for (int i = 0; i < source.limit(); i++) {
  4.         // 找到一条完整消息
  5.         if (source.get(i) == '\n') {
  6.             int length = i + 1 - source.position();
  7.             // 把这条完整消息存入新的 ByteBuffer
  8.             ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(length);
  9.             // 从 source 读，向 target 写
  10.             for (int j = 0; j < length; j++) {
  11.                 target.put(source.get());
  12.             }
  13.             debugAll(target);
  14.         }
  15.     }
  16.     source.compact(); // 0123456789abcdef  position 16 limit 16
  17. }
  19. public static void main(String[] args) throws IOException {
  20.     // 1. 创建 selector, 管理多个 channel
  21.     Selector selector = Selector.open();
  22.     ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  23.     ssc.configureBlocking(false);
  24.     // 2. 建立 selector 和 channel 的联系（注册）
  25.     // SelectionKey 就是将来事件发生后，通过它可以知道事件和哪个channel的事件
  26.     SelectionKey sscKey = ssc.register(selector, 0, null);
  27.     // key 只关注 accept 事件
  28.     sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
  29.     log.debug("sscKey:{}", sscKey);
  30.     ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
  31.     while (true) {
  32.         // 3. select 方法, 没有事件发生，线程阻塞，有事件，线程才会恢复运行
  33.         // select 在事件未处理时，它不会阻塞, 事件发生后要么处理，要么取消，不能置之不理
  34.         selector.select();
  35.         // 4. 处理事件, selectedKeys 内部包含了所有发生的事件
  36.         Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator(); // accept, read
  37.         while (iter.hasNext()) {
  38.             SelectionKey key = iter.next();
  39.             // 处理key 时，要从 selectedKeys 集合中删除，否则下次处理就会有问题
  40.             iter.remove();
  41.             log.debug("key: {}", key);
  42.             // 5. 区分事件类型
  43.             if (key.isAcceptable()) { // 如果是 accept
  44.                 ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
  45.                 SocketChannel sc = channel.accept();
  46.                 sc.configureBlocking(false);
  47.                 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16); // attachment
  48.                 // 将一个 byteBuffer 作为附件关联到 selectionKey 上
  49.                 SelectionKey scKey = sc.register(selector, 0, buffer);
  50.                 scKey.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
  51.                 log.debug("{}", sc);
  52.                 log.debug("scKey:{}", scKey);
  53.             } else if (key.isReadable()) { // 如果是 read
  54.                 try {
  55.                     SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 拿到触发事件的channel
  56.                     // 获取 selectionKey 上关联的附件
  57.                     ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
  58.                     int read = channel.read(buffer); // 如果是正常断开，read 的方法的返回值是 -1
  59.                     if(read == -1) {
  60.                         key.cancel();
  61.                     } else {
  62.                         split(buffer);
  63.                         // 需要扩容
  64.                         if (buffer.position() == buffer.limit()) {
  65.                             ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity() * 2);
  66.                             buffer.flip();
  67.                             newBuffer.put(buffer); // 0123456789abcdef3333\n
  68.                             key.attach(newBuffer);
  69.                         }
  70.                     }
  72.                 } catch (IOException e) {
  73.                     e.printStackTrace();
  74.                     key.cancel();  // 因为客户端断开了,因此需要将 key 取消（从 selector 的 keys 集合中真正删除 key）
  75.                 }
  76.             }
  77.         }
  78.     }
  79. }

客户端

  1. SocketChannel sc = SocketChannel.open();
  2. sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
  3. SocketAddress address = sc.getLocalAddress();
  4. // sc.write(Charset.defaultCharset().encode("hello\nworld\n"));
  5. sc.write(Charset.defaultCharset().encode("0123\n456789abcdef"));
  6. sc.write(Charset.defaultCharset().encode("0123456789abcdef3333\n"));
  7. System.in.read();

ByteBuffer 大小分配

  • 每个 channel 都需要记录可能被切分的消息，因为 ByteBuffer 不能被多个 channel 共同使用，因此需要为每个 channel 维护一个独立的 ByteBuffer

  • ByteBuffer 不能太大，比如一个 ByteBuffer 1Mb 的话，要支持百万连接就要 1Tb 内存，因此需要设计大小可变的 ByteBuffer

    • 一种思路是首先分配一个较小的 buffer，例如 4k，如果发现数据不够，再分配 8k 的 buffer，将 4k buffer 内容拷贝至 8k buffer，优点是消息连续容易处理，缺点是数据拷贝耗费性能，参考实现 http://tutorials.jenkov.com/java-performance/resizable-array.html
    • 另一种思路是用多个数组组成 buffer，一个数组不够，把多出来的内容写入新的数组，与前面的区别是消息存储不连续解析复杂，优点是避免了拷贝引起的性能损耗

      4.5 处理 write 事件

      一次无法写完例子

  • 非阻塞模式下，无法保证把 buffer 中所有数据都写入 channel，因此需要追踪 write 方法的返回值（代表实际写入字节数）

  • 用 selector 监听所有 channel 的可写事件，每个 channel 都需要一个 key 来跟踪 buffer，但这样又会导致占用内存过多，就有两阶段策略

    • 当消息处理器第一次写入消息时，才将 channel 注册到 selector 上
    • selector 检查 channel 上的可写事件，如果所有的数据写完了，就取消 channel 的注册

    • 如果不取消，会每次可写均会触发 write 事件

      1. public class WriteServer {
      3. public static void main(String[] args) throws IOException {
      4.    ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
      5.    ssc.configureBlocking(false);
      6.    ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
      8.    Selector selector = Selector.open();
      9.    ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
      11.    while(true) {
      12.        selector.select();
      14.        Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
      15.        while (iter.hasNext()) {
      16.            SelectionKey key = iter.next();
      17.            iter.remove();
      18.            if (key.isAcceptable()) {
      19.                SocketChannel sc = ssc.accept();
      20.                sc.configureBlocking(false);
      21.                SelectionKey sckey = sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
      22.                // 1. 向客户端发送内容
      23.                StringBuilder sb = new StringBuilder();
      24.                for (int i = 0; i < 3000000; i++) {
      25.                    sb.append("a");
      26.                }
      27.                ByteBuffer buffer = Charset.defaultCharset().encode(sb.toString());
      28.                int write = sc.write(buffer);
      29.                // 3. write 表示实际写了多少字节
      30.                System.out.println("实际写入字节:" + write);
      31.                // 4. 如果有剩余未读字节，才需要关注写事件
      32.                if (buffer.hasRemaining()) {
      33.                    // read 1  write 4
      34.                    // 在原有关注事件的基础上，多关注 写事件
      35.                    sckey.interestOps(sckey.interestOps() + SelectionKey.OP_WRITE);
      36.                    // 把 buffer 作为附件加入 sckey
      37.                    sckey.attach(buffer);
      38.                }
      39.            } else if (key.isWritable()) {
      40.                ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
      41.                SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
      42.                int write = sc.write(buffer);
      43.                System.out.println("实际写入字节:" + write);
      44.                if (!buffer.hasRemaining()) { // 写完了
      45.                    key.interestOps(key.interestOps() - SelectionKey.OP_WRITE);
      46.                    key.attach(null);
      47.                }
      48.            }
      49.        }
      50.    }
      51. }
      52. }

      客户端

      1. public class WriteClient {
      2. public static void main(String[] args) throws IOException {
      3.    Selector selector = Selector.open();
      4.    SocketChannel sc = SocketChannel.open();
      5.    sc.configureBlocking(false);
      6.    sc.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT | SelectionKey.OP_READ);
      7.    sc.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
      8.    int count = 0;
      9.    while (true) {
      10.        selector.select();
      11.        Iterator<SelectionKey> iter = selector.selectedKeys().iterator();
      12.        while (iter.hasNext()) {
      13.            SelectionKey key = iter.next();
      14.            iter.remove();
      15.            if (key.isConnectable()) {
      16.                System.out.println(sc.finishConnect());
      17.            } else if (key.isReadable()) {
      18.                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024 * 1024);
      19.                count += sc.read(buffer);
      20.                buffer.clear();
      21.                System.out.println(count);
      22.            }
      23.        }
      24.    }
      25. }
      26. }

      💡 write 为何要取消

      只要向 channel 发送数据时，socket 缓冲可写，这个事件会频繁触发，因此应当只在 socket 缓冲区写不下时再关注可写事件，数据写完之后再取消关注

      4.6 更进一步

      💡 利用多线程优化

      现在都是多核 cpu，设计时要充分考虑别让 cpu 的力量被白白浪费

前面的代码只有一个选择器，没有充分利用多核 cpu，如何改进呢？
分两组选择器

  • 单线程配一个选择器，专门处理 accept 事件
  • 创建 cpu 核心数的线程，每个线程配一个选择器，轮流处理 read 事件 ```java public class ChannelDemo7 { public static void main(String[] args) throws IOException {
    1.   new BossEventLoop().register();
    }
  1. @Slf4j
  2. static class BossEventLoop implements Runnable {
  3.     private Selector boss;
  4.     private WorkerEventLoop[] workers;
  5.     private volatile boolean start = false;
  6.     AtomicInteger index = new AtomicInteger();
  8.     public void register() throws IOException {
  9.         if (!start) {
  10.             ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
  11.             ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
  12.             ssc.configureBlocking(false);
  13.             boss = Selector.open();
  14.             SelectionKey ssckey = ssc.register(boss, 0, null);
  15.             ssckey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);
  16.             workers = initEventLoops();
  17.             new Thread(this, "boss").start();
  18.             log.debug("boss start...");
  19.             start = true;
  20.         }
  21.     }
  23.     public WorkerEventLoop[] initEventLoops() {

// EventLoop[] eventLoops = new EventLoop[Runtime.getRuntime().availableProcessors()]; WorkerEventLoop[] workerEventLoops = new WorkerEventLoop[2]; for (int i = 0; i < workerEventLoops.length; i++) { workerEventLoops[i] = new WorkerEventLoop(i); } return workerEventLoops; }

  1.     @Override
  2.     public void run() {
  3.         while (true) {
  4.             try {
  5.                 boss.select();
  6.                 Iterator<SelectionKey> iter = boss.selectedKeys().iterator();
  7.                 while (iter.hasNext()) {
  8.                     SelectionKey key = iter.next();
  9.                     iter.remove();
  10.                     if (key.isAcceptable()) {
  11.                         ServerSocketChannel c = (ServerSocketChannel) key.channel();
  12.                         SocketChannel sc = c.accept();
  13.                         sc.configureBlocking(false);
  14.                         log.debug("{} connected", sc.getRemoteAddress());
  15.                         workers[index.getAndIncrement() % workers.length].register(sc);
  16.                     }
  17.                 }
  18.             } catch (IOException e) {
  19.                 e.printStackTrace();
  20.             }
  21.         }
  22.     }
  23. }
  25. @Slf4j
  26. static class WorkerEventLoop implements Runnable {
  27.     private Selector worker;
  28.     private volatile boolean start = false;
  29.     private int index;
  31.     private final ConcurrentLinkedQueue<Runnable> tasks = new ConcurrentLinkedQueue<>();
  33.     public WorkerEventLoop(int index) {
  34.         this.index = index;
  35.     }
  37.     public void register(SocketChannel sc) throws IOException {
  38.         if (!start) {
  39.             worker = Selector.open();
  40.             new Thread(this, "worker-" + index).start();
  41.             start = true;
  42.         }
  43.         tasks.add(() -> {
  44.             try {
  45.                 SelectionKey sckey = sc.register(worker, 0, null);
  46.                 sckey.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
  47.                 worker.selectNow();
  48.             } catch (IOException e) {
  49.                 e.printStackTrace();
  50.             }
  51.         });
  52.         worker.wakeup();
  53.     }
  55.     @Override
  56.     public void run() {
  57.         while (true) {
  58.             try {
  59.                 worker.select();
  60.                 Runnable task = tasks.poll();
  61.                 if (task != null) {
  62.                     task.run();
  63.                 }
  64.                 Set<SelectionKey> keys = worker.selectedKeys();
  65.                 Iterator<SelectionKey> iter = keys.iterator();
  66.                 while (iter.hasNext()) {
  67.                     SelectionKey key = iter.next();
  68.                     if (key.isReadable()) {
  69.                         SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
  70.                         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(128);
  71.                         try {
  72.                             int read = sc.read(buffer);
  73.                             if (read == -1) {
  74.                                 key.cancel();
  75.                                 sc.close();
  76.                             } else {
  77.                                 buffer.flip();
  78.                                 log.debug("{} message:", sc.getRemoteAddress());
  79.                                 debugAll(buffer);
  80.                             }
  81.                         } catch (IOException e) {
  82.                             e.printStackTrace();
  83.                             key.cancel();
  84.                             sc.close();
  85.                         }
  86.                     }
  87.                     iter.remove();
  88.                 }
  89.             } catch (IOException e) {
  90.                 e.printStackTrace();
  91.             }
  92.         }
  93.     }
  94. }

}

  1. <a name="JXGot"></a>
  2. ### 💡 如何拿到 cpu 个数
  3. > - Runtime.getRuntime().availableProcessors() 如果工作在 docker 容器下，因为容器不是物理隔离的，会拿到物理 cpu 个数，而不是容器申请时的个数
  4. > - 这个问题直到 jdk 10 才修复，使用 jvm 参数 UseContainerSupport 配置， 默认开启
  6. <a name="iYK7M"></a>
  7. ## 4.7 UDP
  9. - UDP 是无连接的，client 发送数据不会管 server 是否开启
  10. - server 这边的 receive 方法会将接收到的数据存入 byte buffer，但如果数据报文超过 buffer 大小，多出来的数据会被默默抛弃
  12. 首先启动服务器端
  13. ```java
  14. public class UdpServer {
  15.     public static void main(String[] args) {
  16.         try (DatagramChannel channel = DatagramChannel.open()) {
  17.             channel.socket().bind(new InetSocketAddress(9999));
  18.             System.out.println("waiting...");
  19.             ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(32);
  20.             channel.receive(buffer);
  21.             buffer.flip();
  22.             debug(buffer);
  23.         } catch (IOException e) {
  24.             e.printStackTrace();
  25.         }
  26.     }
  27. }

输出

  1. waiting...

运行客户端

  1. public class UdpClient {
  2.     public static void main(String[] args) {
  3.         try (DatagramChannel channel = DatagramChannel.open()) {
  4.             ByteBuffer buffer = StandardCharsets.UTF_8.encode("hello");
  5.             InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("localhost", 9999);
  6.             channel.send(buffer, address);
  7.         } catch (Exception e) {
  8.             e.printStackTrace();
  9.         }
  10.     }
  11. }

接下来服务器端输出

  1.          +-------------------------------------------------+
  2.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  3. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  4. |00000000| 68 65 6c 6c 6f                                  |hello           |
  5. +--------+-------------------------------------------------+----------------+

5. NIO vs BIO

5.1 stream vs channel

  • stream 不会自动缓冲数据，channel 会利用系统提供的发送缓冲区、接收缓冲区（更为底层）
  • stream 仅支持阻塞 API，channel 同时支持阻塞、非阻塞 API，网络 channel 可配合 selector 实现多路复用

  • 二者均为全双工，即读写可以同时进行

    5.2 IO 模型

    同步阻塞、同步非阻塞、同步多路复用、异步阻塞（没有此情况）、异步非阻塞

  • 同步：线程自己去获取结果（一个线程）

  • 异步：线程自己不去获取结果，而是由其它线程送结果（至少两个线程）

当调用一次 channel.read 或 stream.read 后，会切换至操作系统内核态来完成真正数据读取，而读取又分为两个阶段，分别为：

  • 等待数据阶段
  • 复制数据阶段

image.png

  • 阻塞 IO

image.png

  • 非阻塞 IO

image.png

  • 多路复用

image.png

  • 信号驱动
  • 异步 IO

image.png

  • 阻塞 IO vs 多路复用

image.png
image.png

🔖 参考

UNIX 网络编程 - 卷 I

5.3 零拷贝

传统 IO 问题

传统的 IO 将一个文件通过 socket 写出

  1. File f = new File("helloword/data.txt");
  2. RandomAccessFile file = new RandomAccessFile(file, "r");
  4. byte[] buf = new byte[(int)f.length()];
  5. file.read(buf);
  7. Socket socket = ...;
  8. socket.getOutputStream().write(buf);

内部工作流程是这样的：
image.png

  1. java 本身并不具备 IO 读写能力，因此 read 方法调用后，要从 java 程序的用户态切换至内核态，去调用操作系统（Kernel）的读能力，将数据读入内核缓冲区。这期间用户线程阻塞，操作系统使用 DMA（Direct Memory Access）来实现文件读，其间也不会使用 cpu

    DMA 也可以理解为硬件单元，用来解放 cpu 完成文件 IO

  2. 从内核态切换回用户态，将数据从内核缓冲区读入用户缓冲区（即 byte[] buf），这期间 cpu 会参与拷贝，无法利用 DMA

  3. 调用 write 方法，这时将数据从用户缓冲区（byte[] buf）写入 socket 缓冲区，cpu 会参与拷贝
  4. 接下来要向网卡写数据，这项能力 java 又不具备，因此又得从用户态切换至内核态，调用操作系统的写能力，使用 DMA 将 socket 缓冲区的数据写入网卡，不会使用 cpu

可以看到中间环节较多，java 的 IO 实际不是物理设备级别的读写，而是缓存的复制，底层的真正读写是操作系统来完成的

  • 用户态与内核态的切换发生了 3 次，这个操作比较重量级

  • 数据拷贝了共 4 次

    NIO 优化

    通过 DirectByteBuf

  • ByteBuffer.allocate(10) HeapByteBuffer 使用的还是 java 内存

  • ByteBuffer.allocateDirect(10) DirectByteBuffer 使用的是操作系统内存

image.png
大部分步骤与优化前相同，不再赘述。唯有一点：java 可以使用 DirectByteBuf 将堆外内存映射到 jvm 内存中来直接访问使用

  • 这块内存不受 jvm 垃圾回收的影响，因此内存地址固定，有助于 IO 读写
  • java 中的 DirectByteBuf 对象仅维护了此内存的虚引用，内存回收分成两步
    • DirectByteBuf 对象被垃圾回收，将虚引用加入引用队列
    • 通过专门线程访问引用队列，根据虚引用释放堆外内存
  • 减少了一次数据拷贝，用户态与内核态的切换次数没有减少

进一步优化（底层采用了 linux 2.1 后提供的 sendFile 方法），java 中对应着两个 channel 调用 transferTo/transferFrom 方法拷贝数据
image.png

  1. java 调用 transferTo 方法后，要从 java 程序的用户态切换至内核态，使用 DMA将数据读入内核缓冲区，不会使用 cpu
  2. 数据从内核缓冲区传输到 socket 缓冲区，cpu 会参与拷贝
  3. 最后使用 DMA 将 socket 缓冲区的数据写入网卡，不会使用 cpu

可以看到

  • 只发生了一次用户态与内核态的切换
  • 数据拷贝了 3 次

进一步优化（linux 2.4）
image.png

  1. java 调用 transferTo 方法后，要从 java 程序的用户态切换至内核态，使用 DMA将数据读入内核缓冲区，不会使用 cpu
  2. 只会将一些 offset 和 length 信息拷入 socket 缓冲区，几乎无消耗
  3. 使用 DMA 将 内核缓冲区的数据写入网卡，不会使用 cpu

整个过程仅只发生了一次用户态与内核态的切换，数据拷贝了 2 次。所谓的【零拷贝】，并不是真正无拷贝，而是在不会拷贝重复数据到 jvm 内存中，零拷贝的优点有

  • 更少的用户态与内核态的切换
  • 不利用 cpu 计算，减少 cpu 缓存伪共享

  • 零拷贝适合小文件传输

    5.3 AIO

    AIO 用来解决数据复制阶段的阻塞问题

  • 同步意味着，在进行读写操作时，线程需要等待结果，还是相当于闲置

  • 异步意味着，在进行读写操作时，线程不必等待结果，而是将来由操作系统来通过回调方式由另外的线程来获得结果

    异步模型需要底层操作系统（Kernel）提供支持

    • Windows 系统通过 IOCP 实现了真正的异步 IO
    • Linux 系统异步 IO 在 2.6 版本引入，但其底层实现还是用多路复用模拟了异步 IO，性能没有优势

文件 AIO

先来看看 AsynchronousFileChannel

  1. @Slf4j
  2. public class AioDemo1 {
  3.     public static void main(String[] args) throws IOException {
  4.         try{
  5.             AsynchronousFileChannel s = 
  6.                 AsynchronousFileChannel.open(
  7.                     Paths.get("1.txt"), StandardOpenOption.READ);
  8.             ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(2);
  9.             log.debug("begin...");
  10.             s.read(buffer, 0, null, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
  11.                 @Override
  12.                 public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
  13.                     log.debug("read completed...{}", result);
  14.                     buffer.flip();
  15.                     debug(buffer);
  16.                 }
  18.                 @Override
  19.                 public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
  20.                     log.debug("read failed...");
  21.                 }
  22.             });
  24.         } catch (IOException e) {
  25.             e.printStackTrace();
  26.         }
  27.         log.debug("do other things...");
  28.         System.in.read();
  29.     }
  30. }

输出

  1. 13:44:56 [DEBUG] [main] c.i.aio.AioDemo1 - begin...
  2. 13:44:56 [DEBUG] [main] c.i.aio.AioDemo1 - do other things...
  3. 13:44:56 [DEBUG] [Thread-5] c.i.aio.AioDemo1 - read completed...2
  4.          +-------------------------------------------------+
  5.          |  0  1  2  3  4  5  6  7  8  9  a  b  c  d  e  f |
  6. +--------+-------------------------------------------------+----------------+
  7. |00000000| 61 0d                                           |a.              |
  8. +--------+-------------------------------------------------+----------------+

可以看到

  • 响应文件读取成功的是另一个线程 Thread-5

  • 主线程并没有 IO 操作阻塞

    💡 守护线程

    默认文件 AIO 使用的线程都是守护线程，所以最后要执行 System.in.read() 以避免守护线程意外结束

    网络 AIO

    1. public class AioServer {
    2.   public static void main(String[] args) throws IOException {
    3.       AsynchronousServerSocketChannel ssc = AsynchronousServerSocketChannel.open();
    4.       ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
    5.       ssc.accept(null, new AcceptHandler(ssc));
    6.       System.in.read();
    7.   }
    9.   private static void closeChannel(AsynchronousSocketChannel sc) {
    10.       try {
    11.           System.out.printf("[%s] %s close\n", Thread.currentThread().getName(), sc.getRemoteAddress());
    12.           sc.close();
    13.       } catch (IOException e) {
    14.           e.printStackTrace();
    15.       }
    16.   }
    18.   private static class ReadHandler implements CompletionHandler<Integer, ByteBuffer> {
    19.       private final AsynchronousSocketChannel sc;
    21.       public ReadHandler(AsynchronousSocketChannel sc) {
    22.           this.sc = sc;
    23.       }
    25.       @Override
    26.       public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
    27.           try {
    28.               if (result == -1) {
    29.                   closeChannel(sc);
    30.                   return;
    31.               }
    32.               System.out.printf("[%s] %s read\n", Thread.currentThread().getName(), sc.getRemoteAddress());
    33.               attachment.flip();
    34.               System.out.println(Charset.defaultCharset().decode(attachment));
    35.               attachment.clear();
    36.               // 处理完第一个 read 时，需要再次调用 read 方法来处理下一个 read 事件
    37.               sc.read(attachment, attachment, this);
    38.           } catch (IOException e) {
    39.               e.printStackTrace();
    40.           }
    41.       }
    43.       @Override
    44.       public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
    45.           closeChannel(sc);
    46.           exc.printStackTrace();
    47.       }
    48.   }
    50.   private static class WriteHandler implements CompletionHandler<Integer, ByteBuffer> {
    51.       private final AsynchronousSocketChannel sc;
    53.       private WriteHandler(AsynchronousSocketChannel sc) {
    54.           this.sc = sc;
    55.       }
    57.       @Override
    58.       public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
    59.           // 如果作为附件的 buffer 还有内容，需要再次 write 写出剩余内容
    60.           if (attachment.hasRemaining()) {
    61.               sc.write(attachment);
    62.           }
    63.       }
    65.       @Override
    66.       public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
    67.           exc.printStackTrace();
    68.           closeChannel(sc);
    69.       }
    70.   }
    72.   private static class AcceptHandler implements CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Object> {
    73.       private final AsynchronousServerSocketChannel ssc;
    75.       public AcceptHandler(AsynchronousServerSocketChannel ssc) {
    76.           this.ssc = ssc;
    77.       }
    79.       @Override
    80.       public void completed(AsynchronousSocketChannel sc, Object attachment) {
    81.           try {
    82.               System.out.printf("[%s] %s connected\n", Thread.currentThread().getName(), sc.getRemoteAddress());
    83.           } catch (IOException e) {
    84.               e.printStackTrace();
    85.           }
    86.           ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
    87.           // 读事件由 ReadHandler 处理
    88.           sc.read(buffer, buffer, new ReadHandler(sc));
    89.           // 写事件由 WriteHandler 处理
    90.           sc.write(Charset.defaultCharset().encode("server hello!"), ByteBuffer.allocate(16), new WriteHandler(sc));
    91.           // 处理完第一个 accpet 时，需要再次调用 accept 方法来处理下一个 accept 事件
    92.           ssc.accept(null, this);
    93.       }
    95.       @Override
    96.       public void failed(Throwable exc, Object attachment) {
    97.           exc.printStackTrace();
    98.       }
    99.   }
    100. }