Tomcat-Endpoint

概要

• I/O模型

  • 同步阻塞I/O
  • 同步非阻塞I/O
  • I/O多路复用
  • 异步 I/O

• NioEndPoint

  • Acceptor
  • Poller
  • SocketProcessor

    I/O模型

UNIX 系统下的 I/O 模型有 5 种：

• 同步阻塞 I/O

• 同步非阻塞I/O

• I/O多路复用

• 信号驱动I/O(不了解)

• 异步I/O

所谓I/O，就是计算机内存与外部设备之间拷贝数据的过程。

JAVA I/O模型

当发起I/O操作后，经历2个步骤

1. 用户线程等待内核将数据从网卡（外设）中拷贝到内核空间

2. 内核将数据从内核空间拷贝到用户空间

1.同步阻塞I/O

1. 用户线程发起read调用后就阻塞了，让出CPU。
2. 内核等待网卡数据到来，把数据从网卡拷贝到内核空间，接着把数据拷贝到用户空间，再把用户线程叫醒
3. 用户线程读取数据

2.同步非阻塞I/O

1. 用户线程不断的发起read调用,数据没到内核空间时，每次都返回失败
2. 内核等待网卡数据到来，把数据从网卡拷贝到内核空间
3. 这一次read调用后线程开始阻塞。在等待数据从内核空间拷贝到用户空间，等数据到用户空间后再把线程叫醒

3.I/O多路复用

1. 通过select询问内核数据是否已经到达，select()方法是阻塞的。
2. 通过read调用命令内核把网卡的数据拷贝到用户空间下，在内核拷贝数据到用户空间的这段时间内线程是阻塞的。一般这种情况下都是用selector在一个死循环内来实现的。

之所以称为多路复用，是因为一个selector可以询问多个连接的数据是否已经到达。

4.异步 I/O

1. 用户线程发起 read 调用的同时注册一个回调函数,，read 立即返回，
2. 等内核将数据准备好后，再调用指定的回调函数完成处理,在这个过程中，用户线程一直没有阻塞

NioEndPoint

它有三大线程组分别用于处理不同的逻辑：

• Acceptor线程：负责监听请求,等待和接收客户端连接。在接收到连接后，创建SocketChannel并将其注册到poller线程。
• Poller线程：将SocketChannel放到selector上注册读事件，轮询selector，获取就绪的SelectionKey，并将就绪的SelectionKey（或SocketChannel）委托给工作线程。
• SocketProcessor(work)：执行真正的业务逻辑。
  Acceptor线程和poller线程之间有一个SocketChannel队列，Acceptor线程负责将SocketChannel推送到队列，poller线程负责从队列取出SocketChannel。poller线程从队列取出SocketChannel后，紧接着会把它放到selector上注册读事件。

public class NioEndpoint {
   /**
   * Start the NIO endpoint, creating acceptor, poller threads.
   */
  @Override
  public void startInternal() throws Exception {
    ....
        // Create worker collection
        if (getExecutor() == null) {
            createExecutor();
        }
        initializeConnectionLatch();
        // Start poller thread
        poller = new Poller();
        Thread pollerThread = new Thread(poller, getName() + "-ClientPoller");
        pollerThread.setPriority(threadPriority);
        pollerThread.setDaemon(true);
          //调用SynchronizedQueue.poll()，直到拿到PollerEvent
        pollerThread.start();
        //创建接收器，在AbstractEndpoint#startAcceptorThread()中创建Acceptor，然后启动
          //最终调用NioEndpoint#serverSocketAccept(),启动socketServer
          //开始监听，到这Connector启动就结束了
          //Acceptor接收到请求封装成PollerEvent然后放到SynchronizedQueue中
          //NioEndPoint最核心之处，启动Acceptor
        startAcceptorThread();
   }  
    //创建了Acceptor线程并启动
    protected void startAcceptorThread() {
        acceptor = new Acceptor<>(this);
        String threadName = getName() + "-Acceptor";
        acceptor.setThreadName(threadName);
        Thread t = new Thread(acceptor, threadName);
        t.setPriority(getAcceptorThreadPriority());
        t.setDaemon(getDaemon());
        t.start();
    }
}

NioEndPoint的启动，最主要是创建Acceptor线程池，同时监听新请求。