NIO基础

selector将非阻塞模式改进为无事件阻塞，有事件非阻塞。

网络编程

非阻塞，阻塞和多路复用

1. 阻塞:线程没有监听到指定的操作执行时，就会停止运行。如ServerSocketChannel.accept()和channel.read(buffer)都是阻塞方法。在单线程的情况下，服务端只能执行一轮accpet一个线程并且read客户端传来的数据，但是会阻塞在下一次的accept。所以阻塞方法只能适用在多线程的情况下。但是在多线程的情况下也会有线程太多，频繁上下文切换导致性能降低.
2. 非阻塞:各个操作之间没有影响，可以监听多个线程的多个操作。问题在于一直循环cpu占用率很高.
3. 多路复用:单线程情况下通过配合Selector完成对多个channel可读写事件的监控，就是多路复用。
   Selector保证了有可连接事件时才去连接，有可读事件时才去读取，有可写事件时才去写入.

Selector（基于事件驱动）（多路复用）

1. 核心代码

public static void main(String[] args) throws IOException {
    //1.定义Selector，管理多个channel
    Selector selector = Selector.open();
    
    //服务端的channel
    ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
    ssc.configureBlocking(false);
    ssc.bind(new InetSocketAddress(8282));
    
    //2.将ServerSocketChannel注册到selector下，参数0表示不监听任何事件，通过下一个方法进行监听
    SelectionKey sscKey = ssc.register(selector,0,null);

    //3.定义SelectionKey的监听事件
    sscKey.interestOps(SelectionKey.OP_ACCEPT);

    while(true){
        //4.select方法
        //当没有任何事件发生则阻塞，任一事件发生了就继续执行。
        //避免了无效的空转
        selector.select();

        //5.处理事件,方法返回所有可用的集合事件
        //利用迭代器遍历
        Iterator<SelectionKey> iterator = selector.selectedKeys().iterator();
        while(iterator.hasNext()){
            SelectionKey curKey = iterator.next();

            //非常重要，解决空指针异常，当一个selectionKey上的事件都处理完了之后，nio并不会将该selectionKey从集合中除去，下次执行就会爆空指针异常，所以要手动除去。
            iterator.remove();

            //区分事件类型
            if(curKey.isAcceptable()){
                log.debug("连接事件...");

                //6.通过SelectionKey获取到关联的channel
                ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel)curKey.channel();
                
                //执行对应的事件
                SocketChannel sc = channel.accept();
                sc.configureBlocking(false);

                //7.将SocketChannel注册到Selector中,并将buffer作为附件关联到SelectionKey,使之能够一一对应,一个channel维护一个独立的buffer,避免多线程情况下buffer中内容混乱。
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                SelectionKey scKey = sc.register(selector, 0, buffer);
                scKey.interestOps(SelectionKey.OP_READ);
            }else if(curKey.isReadable()){
                
                try {
                    log.debug("读取事件...");
                    
                    //6.通过SelectionKey获取到关联的channel
                    SocketChannel channel = (SocketChannel)curKey.channel();
                    //7.获取附件的buffer
                    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer)curKey.attachment();
                    int read = channel.read(buffer);

                    //如果客户端正常断开，返回值拿到-1，需要将事件取消
                    if(read == -1) {
                        curKey.cancel();
                        continue;
                    }

                    split(buffer);
                    //如果position和limit相同，则说明buffer已经满了
                    if(buffer.position()==buffer.limit()){
                        System.out.println("经过一次扩容");
                        ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity() * 2);
                        buffer.flip();
                        newBuffer.put(buffer);
                        curKey.attach(newBuffer);
                    }else{
                        for (int j = buffer.position(); j < buffer.limit(); j++) {
                            System.out.print((char)buffer.get(j));
                        }
                        System.out.println();
                    }


                } catch (IOException e) {
                    //如果强制断开，进入异常，需要将事件取消
                    e.printStackTrace();
                    curKey.cancel();
                }
            }
        }
    }
}

2. 理解

• Selector类似于注册中心，通过selector可以获取到所有的channel。
• Selector模式下有两个集合，分别为channel集合（key为selectionKey，value为channel）和事件集合（key为selectionKey，value为事件队列）。当select()方法监听到事件后，会同时添加两个到两个集合中，而当事件执行完成后，会将事件集合中当前键值对的value去除掉已经执行的事件，但是即使value为空了当前键值对也不会删除，所以每次都需要手动地去迭代器中删除key，来解决空指针异常。
• selector.select()等待的是所有事件（包括未处理事件），所以不会造成一个事件阻塞而导致另外事件无法监听到的问题。问题在于事件必须处理，或者执行cancel方法，否则会一直轮询。
• selector将非阻塞模式改进为无事件阻塞，有事件非阻塞。
• channel通过register注册到selector,注册的同时绑定一个selectionKey,selectionKey通过interestOps监听事件,并且可以通过attach绑定buffer。

3. 处理消息边界

• 拆包粘包:LTV或者TLV协议传输
• attachment附件:channel注册时绑定对应的buffer，将一个buffer作为附件关联到selectionKey上。
• channel容量不足:扩容然后作为新的附件关联到selectionKey上。

4. buffer大小分配

1. 先分配小的buffer，不断两倍扩容。消息连续易于处理，但是需要拷贝耗费性能。
2. 多个数组组成buffer，一个数组不够就把多的内容写入新的数组。不连续解析复杂，但是避免了拷贝。

5. Select()何时不阻塞

1. 客户端发起连接，触发accept
2. 客户端发数据，客户端正常，异常关闭或者发送的数据大于buffer缓冲区触发1到n次读取事件。
3. channel可写，触发1到n次写入事件。
4. 调用selector的wakeup()和close()方法。

   ByteBuffer 和 Channel 常用方法

• 读取
  从channel读取数据填充ByteBuffer。
  int readBytes = channel.read(buffer)
• 写入

  ByteBuffer buffer = ...
  buffer.put(..);
  buffer.flip();//切换读模式
  
  while(buffer.hasRemaining()) {
      channel.write(buffer);
      //channel.write(Charset.defaultCharset().encode("hello"));
  }

• 文件传输
  from.transferTo(position,size,to)