1、阻塞

  • 阻塞模式下,相干办法都会导致线程暂停

    • ServerSocketChannel.accept 会在没有连贯建设时让线程暂停
    • SocketChannel.read 会在通道中没有数据可读时让线程暂停
    • 阻塞的体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,阻塞办法之间相互影响,简直不能失常工作,须要多线程反对
  • 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升高
    • 能够采纳线程池技术来缩小线程数和线程上下文切换,但治标不治本,如果有很多连贯建设,但长时间 inactive,会阻塞线程池中所有线程,因而不适宜长连贯,只适宜短连贯

服务端代码

public class Server {    public static void main(String[] args) {        // 创立缓冲区        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);        // 取得服务器通道        try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            // 为服务器通道绑定端口            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            // 用户寄存连贯的汇合            ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();            // 循环接管连贯            while (true) {                System.out.println("before connecting...");                // 没有连贯时,会阻塞线程                SocketChannel socketChannel = server.accept();                System.out.println("after connecting...");                channels.add(socketChannel);                // 循环遍历汇合中的连贯                for(SocketChannel channel : channels) {                    System.out.println("before reading");                    // 解决通道中的数据                    // 当通道中没有数据可读时,会阻塞线程                    channel.read(buffer);                    buffer.flip();                    ByteBufferUtil.debugRead(buffer);                    buffer.clear();                    System.out.println("after reading");                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

客户端代码

public class Client {    public static void main(String[] args) {        try (SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open()) {            // 建设连贯            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));            System.out.println("waiting...");        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

运行后果

  • 客户端 - 服务器建设连贯前:服务器端因 accept 阻塞

  • 客户端 - 服务器建设连贯后,客户端发送音讯前:服务器端因通道为空被阻塞

  • 客户端发送数据后,服务器解决通道中的数据。再次进入循环时,再次被 accept 阻塞

  • 之前的客户端再次发送音讯,服务器端因为被 accept 阻塞,无奈解决之前客户端发送到通道中的信息

2、非阻塞

  • 能够通过 ServerSocketChannel 的 configureBlocking (false) 办法将 取得连贯设置为非阻塞的。此时若没有连贯,accept 会返回 null
  • 能够通过 SocketChannel 的 configureBlocking (false) 办法将从通道中 读取数据设置为非阻塞的。若此时通道中没有数据可读,read 会返回 - 1

服务器代码如下

public class Server {    public static void main(String[] args) {        // 创立缓冲区        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);        // 取得服务器通道        try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            // 设置为非阻塞模式,没有连贯时返回null,不会阻塞线程            server.configureBlocking(false);            // 为服务器通道绑定端口            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            // 用户寄存连贯的汇合            ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();            // 循环接管连贯            while (true) {                                              SocketChannel socketChannel = server.accept();                // 通道不为空时才将连贯放入到汇合中                if (socketChannel != null) {                    System.out.println("after connecting...");                    channels.add(socketChannel);                }                // 循环遍历汇合中的连贯                for(SocketChannel channel : channels) {                    // 解决通道中的数据                    // 设置为非阻塞模式,若通道中没有数据,会返回0,不会阻塞线程                    channel.configureBlocking(false);                    int read = channel.read(buffer);                    if(read > 0) {                        buffer.flip();                        ByteBufferUtil.debugRead(buffer);                        buffer.clear();                        System.out.println("after reading");                    }                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

这样写存在一个问题,因为设置为了非阻塞,会始终执行 while (true) 中的代码,CPU 始终处于繁忙状态,会使得性能变低,所以理论状况中不应用这种办法解决申请

3、Selector

多路复用

单线程能够配合 Selector 实现对多个 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,一般文件 IO 无奈利用多路复用
  • 如果不必 Selector 的非阻塞模式,线程大部分工夫都在做无用功,而 Selector 可能保障

    • 有可连贯事件时才去连贯
    • 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、应用及 Accpet 事件

要应用 Selector 实现多路复用,服务端代码如下改良

public class SelectServer {    public static void main(String[] args) {        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);        // 取得服务器通道        try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            // 创立选择器            Selector selector = Selector.open();                        // 通道必须设置为非阻塞模式            server.configureBlocking(false);            // 将通道注册到选择器中,并设置感兴趣的事件            server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);            while (true) {                // 若没有事件就绪,线程会被阻塞,反之不会被阻塞。从而防止了CPU空转                // 返回值为就绪的事件个数                int ready = selector.select();                System.out.println("selector ready counts : " + ready);                                // 获取所有事件                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();                                // 应用迭代器遍历事件                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();                while (iterator.hasNext()) {                    SelectionKey key = iterator.next();                                        // 判断key的类型                    if(key.isAcceptable()) {                        // 取得key对应的channel                        ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();                        System.out.println("before accepting...");                                                // 获取连贯并解决,而且是必须解决,否则须要勾销                        SocketChannel socketChannel = channel.accept();                        System.out.println("after accepting...");                                                // 处理完毕后移除                        iterator.remove();                    }                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

步骤解析

  • 取得选择器 Selector
Selector selector = Selector.open();
  • 将通道设置为非阻塞模式,并注册到选择器中,并设置感兴趣的事件

    • channel 必须工作在非阻塞模式
    • FileChannel 没有非阻塞模式,因而不能配合 selector 一起应用
    • 绑定的事件类型能够有

      • connect - 客户端连贯胜利时触发
  • accept - 服务器端胜利承受连贯时触发

    • read - 数据可读入时触发,有因为接管能力弱,数据暂不能读入的状况
  • write - 数据可写出时触发,有因为发送能力弱,数据暂不能写出的状况
// 通道必须设置为非阻塞模式server.configureBlocking(false);// 将通道注册到选择器中,并设置感兴趣的实际server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
  • 通过 Selector 监听事件,并取得就绪的通道个数,若没有通道就绪,线程会被阻塞

    • 阻塞直到绑定事件产生

      int count = selector.select();
    • 阻塞直到绑定事件产生,或是超时(工夫单位为 ms)

      int count = selector.select(long timeout);
    • 不会阻塞,也就是不论有没有事件,立即返回,本人依据返回值查看是否有事件

      int count = selector.selectNow();
  • 获取就绪事件并失去对应的通道,而后进行解决
// 获取所有事件Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();                // 应用迭代器遍历事件Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();while (iterator.hasNext()) {    SelectionKey key = iterator.next();                        // 判断key的类型,此处为Accept类型    if(key.isAcceptable()) {        // 取得key对应的channel        ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();        // 获取连贯并解决,而且是必须解决,否则须要勾销        SocketChannel socketChannel = channel.accept();        // 处理完毕后移除        iterator.remove();    }}

事件产生后是否不解决

事件产生后,要么解决,要么勾销(cancel),不能什么都不做,否则下次该事件仍会触发,这是因为 nio 底层应用的是程度触发

5、Read 事件

  • 在 Accept 事件中,若有客户端与服务器端建设了连贯,须要将其对应的 SocketChannel 设置为非阻塞,并注册到抉择其中
    增加 Read 事件,触发后进行读取操作
  • 增加 Read 事件,触发后进行读取操作
public class SelectServer {    public static void main(String[] args) {        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);        // 取得服务器通道        try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            // 创立选择器            Selector selector = Selector.open();            // 通道必须设置为非阻塞模式            server.configureBlocking(false);            // 将通道注册到选择器中,并设置感兴趣的实际            server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);            // 为serverKey设置感兴趣的事件            while (true) {                // 若没有事件就绪,线程会被阻塞,反之不会被阻塞。从而防止了CPU空转                // 返回值为就绪的事件个数                int ready = selector.select();                System.out.println("selector ready counts : " + ready);                // 获取所有事件                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();                // 应用迭代器遍历事件                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();                while (iterator.hasNext()) {                    SelectionKey key = iterator.next();                    // 判断key的类型                    if(key.isAcceptable()) {                        // 取得key对应的channel                        ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();                        System.out.println("before accepting...");                        // 获取连贯                        SocketChannel socketChannel = channel.accept();                        System.out.println("after accepting...");                        // 设置为非阻塞模式,同时将连贯的通道也注册到抉择其中                        socketChannel.configureBlocking(false);                        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);                        // 处理完毕后移除                        iterator.remove();                    } else if (key.isReadable()) {                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();                        System.out.println("before reading...");                        channel.read(buffer);                        System.out.println("after reading...");                        buffer.flip();                        ByteBufferUtil.debugRead(buffer);                        buffer.clear();                        // 处理完毕后移除                        iterator.remove();                    }                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

删除事件

当解决完一个事件后,肯定要调用迭代器的 remove 办法移除对应事件,否则会呈现谬误。起因如下

以咱们下面的 Read 事件 的代码为例

  • 当调用了 server.register (selector, SelectionKey.OP_ACCEPT) 后,Selector 中保护了一个汇合,用于寄存 SelectionKey 以及其对应的通道

    // WindowsSelectorImpl 中的 SelectionKeyImpl数组private SelectionKeyImpl[] channelArray = new SelectionKeyImpl[8];
    public class SelectionKeyImpl extends AbstractSelectionKey {    // Key对应的通道    final SelChImpl channel;    ...}

  • 选择器中的通道对应的事件产生后,selecionKey 会被放到另一个汇合中,然而 selecionKey 不会主动移除,所以须要咱们在解决完一个事件后,通过迭代器手动移除其中的 selecionKey。否则会导致已被解决过的事件再次被解决,就会引发谬误

断开解决

当客户端与服务器之间的连贯断开时,会给服务器端发送一个读事件,对异样断开和失常断开须要加以不同的形式进行解决

  • 失常断开

    • 失常断开时,服务器端的 channel.read (buffer) 办法的返回值为 - 1,所以当完结到返回值为 - 1 时,须要调用 key 的 cancel 办法勾销此事件,并在勾销后移除该事件

      int read = channel.read(buffer);// 断开连接时,客户端会向服务器发送一个写事件,此时read的返回值为-1if(read == -1) {    // 勾销该事件的解决    key.cancel();    channel.close();} else {    ...}// 勾销或者解决,都须要移除keyiterator.remove();
  • 异样断开

    • 异样断开时,会抛出 IOException 异样, 在 try-catch 的 catch 块中捕捉异样并调用 key 的 cancel 办法即可

音讯边界

不解决音讯边界存在的问题

将缓冲区的大小设置为 4 个字节,发送 2 个汉字(你好),通过 decode 解码并打印时,会呈现乱码

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);// 解码并打印System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer));你���

这是因为 UTF-8 字符集下,1 个汉字占用 3 个字节,此时缓冲区大小为 4 个字节,一次读工夫无奈解决完通道中的所有数据,所以一共会触发两次读事件。这就导致 你好 的 好 字被拆分为了前半部分和后半局部发送,解码时就会呈现问题

解决音讯边界

传输的文本可能有以下三种状况

  • 文本大于缓冲区大小

    • 此时须要将缓冲区进行扩容
  • 产生半包景象
  • 产生粘包景象

解决思路大抵有以下三种

  • 固定音讯长度,数据包大小一样,服务器按预约长度读取,当发送的数据较少时,须要将数据进行填充,直到长度与音讯规定长度统一。毛病是节约带宽
  • 另一种思路是按分隔符拆分,毛病是效率低,须要一个一个字符地去匹配分隔符
  • TLV 格局,即 Type 类型、Length 长度、Value 数据

    (也就是在音讯结尾用一些空间寄存前面数据的长度),如 HTTP 申请头中的 Content-Type 与 Content-Length

    。类型和长度已知的状况下,就能够不便获取音讯大小,调配适合的 buffer,毛病是 buffer 须要提前调配,如果内容过大,则影响 server 吞吐量

    • Http 1.1 是 TLV 格局
  • Http 2.0 是 LTV 格局

下文的音讯边界解决形式为第二种:按分隔符拆分

附件与扩容

Channel 的 register 办法还有第三个参数:附件,能够向其中放入一个 Object 类型的对象,该对象会与注销的 Channel 以及其对应的 SelectionKey 绑定,能够从 SelectionKey 获取到对应通道的附件

public final SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att)

可通过 SelectionKey 的 attachment () 办法取得附件

ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();

咱们须要在 Accept 事件产生后,将通道注册到 Selector 中时,对每个通道增加一个 ByteBuffer 附件,让每个通道产生读事件时都应用本人的通道,防止与其余通道发生冲突而导致问题

// 设置为非阻塞模式,同时将连贯的通道也注册到抉择其中,同时设置附件socketChannel.configureBlocking(false);ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);// 增加通道对应的Buffer附件socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer);

当 Channel 中的数据大于缓冲区时,须要对缓冲区进行扩容操作。此代码中的扩容的断定办法: Channel 调用 compact 办法后,的 position 与 limit 相等,阐明缓冲区中的数据并未被读取(容量太小),此时创立新的缓冲区,其大小扩充为两倍。同时还要将旧缓冲区中的数据拷贝到新的缓冲区中,同时调用 SelectionKey 的 attach 办法将新的缓冲区作为新的附件放入 SelectionKey 中

// 如果缓冲区太小,就进行扩容if (buffer.position() == buffer.limit()) {    ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity()*2);    // 将旧buffer中的内容放入新的buffer中    ewBuffer.put(buffer);    // 将新buffer作为附件放到key中    key.attach(newBuffer);}

革新后的服务器代码如下

public class SelectServer {    public static void main(String[] args) {        // 取得服务器通道        try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            // 创立选择器            Selector selector = Selector.open();            // 通道必须设置为非阻塞模式            server.configureBlocking(false);            // 将通道注册到选择器中,并设置感兴趣的事件            server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);            // 为serverKey设置感兴趣的事件            while (true) {                // 若没有事件就绪,线程会被阻塞,反之不会被阻塞。从而防止了CPU空转                // 返回值为就绪的事件个数                int ready = selector.select();                System.out.println("selector ready counts : " + ready);                // 获取所有事件                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();                // 应用迭代器遍历事件                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();                                while (iterator.hasNext()) {                    SelectionKey key = iterator.next();                    iterator.remove();                    // 判断key的类型                    if(key.isAcceptable()) {                        // 取得key对应的channel                        ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();                        System.out.println("before accepting...");                        // 获取连贯                        SocketChannel socketChannel = channel.accept();                        System.out.println("after accepting...");                        // 设置为非阻塞模式,同时将连贯的通道也注册到抉择其中,同时设置附件                        socketChannel.configureBlocking(false);                        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);                        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer);                                                                    } else if (key.isReadable()) {                        SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();                        System.out.println("before reading...");                        // 通过key取得附件(buffer)                        ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();                        int read = channel.read(buffer);                        if(read == -1) {                            key.cancel();                            channel.close();                        } else {                            // 通过分隔符来分隔buffer中的数据                            split(buffer);                            // 如果缓冲区太小,就进行扩容                            if (buffer.position() == buffer.limit()) {                                ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity()*2);                                // 将旧buffer中的内容放入新的buffer中                                buffer.flip();                                newBuffer.put(buffer);                                // 将新buffer放到key中作为附件                                key.attach(newBuffer);                            }                        }                        System.out.println("after reading...");                                                                  }                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    private static void split(ByteBuffer buffer) {        buffer.flip();        for(int i = 0; i < buffer.limit(); i++) {            // 遍历寻找分隔符            // get(i)不会挪动position            if (buffer.get(i) == '\n') {                // 缓冲区长度                int length = i+1-buffer.position();                ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(length);                // 将后面的内容写入target缓冲区                for(int j = 0; j < length; j++) {                    // 将buffer中的数据写入target中                    target.put(buffer.get());                }                // 打印后果                ByteBufferUtil.debugAll(target);            }        }        // 切换为写模式,然而缓冲区可能未读完,这里须要应用compact        buffer.compact();    }}

ByteBuffer 的大小调配

  • 每个 channel 都须要记录可能被切分的音讯,因为 ByteBuffer 不能被多个 channel 独特应用,因而须要为每个 channel 保护一个独立的 ByteBuffer
  • ByteBuffer 不能太大,比方一个 ByteBuffer 1Mb 的话,要反对百万连贯就要 1Tb 内存,因而须要设计大小可变的 ByteBuffer
  • 调配思路能够参考

    • 一种思路是首先调配一个较小的 buffer,例如 4k,如果发现数据不够,再调配 8k 的 buffer,将 4k buffer 内容拷贝至 8k buffer,长处是音讯间断容易解决,毛病是数据拷贝消耗性能
    • 另一种思路是用多个数组组成 buffer,一个数组不够,把多进去的内容写入新的数组,与后面的区别是音讯存储不间断解析简单,长处是防止了拷贝引起的性能损耗

6、Write 事件

服务器通过 Buffer 向通道中写入数据时,可能因为通道容量小于 Buffer 中的数据大小,导致无奈一次性将 Buffer 中的数据全副写入到 Channel 中,这时便须要分屡次写入,具体步骤如下

  • 执行一次写操作,向将 buffer 中的内容写入到 SocketChannel 中,而后判断 Buffer 中是否还有数据
  • 若 Buffer 中还有数据,则须要将 SockerChannel 注册到 Seletor 中,并关注写事件,同时将未写完的 Buffer 作为附件一起放入到 SelectionKey 中
 int write = socket.write(buffer);// 通道中可能无奈放入缓冲区中的所有数据if (buffer.hasRemaining()) {    // 注册到Selector中,关注可写事件,并将buffer增加到key的附件中    socket.configureBlocking(false);    socket.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, buffer);}
  • 增加写事件的相干操作 key.isWritable(),对 Buffer 再次进行写操作

    • 每次写后须要判断 Buffer 中是否还有数据(是否写完)。若写完,须要移除 SelecionKey 中的 Buffer 附件,防止其占用过多内存,同时还需移除对写事件的关注
SocketChannel socket = (SocketChannel) key.channel();// 取得bufferByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();// 执行写操作int write = socket.write(buffer);System.out.println(write);// 如果曾经实现了写操作,须要移除key中的附件,同时不再对写事件感兴趣if (!buffer.hasRemaining()) {    key.attach(null);    key.interestOps(0);}

整体代码如下

public class WriteServer {    public static void main(String[] args) {        try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            server.configureBlocking(false);            Selector selector = Selector.open();            server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);            while (true) {                selector.select();                Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();                while (iterator.hasNext()) {                    SelectionKey key = iterator.next();                    // 解决后就移除事件                    iterator.remove();                    if (key.isAcceptable()) {                        // 取得客户端的通道                        SocketChannel socket = server.accept();                        // 写入数据                        StringBuilder builder = new StringBuilder();                        for(int i = 0; i < 500000000; i++) {                            builder.append("a");                        }                        ByteBuffer buffer = StandardCharsets.UTF_8.encode(builder.toString());                        // 先执行一次Buffer->Channel的写入,如果未写完,就增加一个可写事件                        int write = socket.write(buffer);                        System.out.println(write);                        // 通道中可能无奈放入缓冲区中的所有数据                        if (buffer.hasRemaining()) {                            // 注册到Selector中,关注可写事件,并将buffer增加到key的附件中                            socket.configureBlocking(false);                            socket.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, buffer);                        }                    } else if (key.isWritable()) {                        SocketChannel socket = (SocketChannel) key.channel();                        // 取得buffer                        ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();                        // 执行写操作                        int write = socket.write(buffer);                        System.out.println(write);                        // 如果曾经实现了写操作,须要移除key中的附件,同时不再对写事件感兴趣                        if (!buffer.hasRemaining()) {                            key.attach(null);                            key.interestOps(0);                        }                    }                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }}

7、优化

多线程优化

充分利用多核 CPU,分两组选择器

  • 单线程配一个选择器(Boss),专门解决 accept 事件
  • 创立 cpu 外围数的线程(Worker),每个线程配一个选择器,轮流解决 read 事件
实现思路
  • 创立一个负责解决 Accept 事件的 Boss 线程,与多个负责解决 Read 事件的 Worker 线程
  • Boss 线程执行的操作

    • 承受并解决 Accepet 事件,当 Accept 事件产生后,调用 Worker 的 register (SocketChannel socket) 办法,让 Worker 去解决 Read 事件,其中须要依据标识 robin 去判断将任务分配给哪个 Worker

      // 创立固定数量的WorkerWorker[] workers = new Worker[4];// 用于负载平衡的原子整数AtomicInteger robin = new AtomicInteger(0);// 负载平衡,轮询调配Workerworkers[robin.getAndIncrement()% workers.length].register(socket);
    • register (SocketChannel socket) 办法会通过同步队列实现 Boss 线程与 Worker 线程之间的通信,让 SocketChannel 的注册工作被 Worker 线程执行。增加工作后须要调用 selector.wakeup () 来唤醒被阻塞的 Selector

      public void register(final SocketChannel socket) throws IOException {    // 只启动一次    if (!started) {       // 初始化操作    }    // 向同步队列中增加SocketChannel的注册事件    // 在Worker线程中执行注册事件    queue.add(new Runnable() {        @Override        public void run() {            try {                socket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);            } catch (IOException e) {                e.printStackTrace();            }        }    });    // 唤醒被阻塞的Selector    // select相似LockSupport中的park,wakeup的原理相似LockSupport中的unpark    selector.wakeup();}
  • Worker 线程执行的操作

    • 从同步队列中获取注册工作,并解决 Read 事件
实现代码
public class ThreadsServer {    public static void main(String[] args) {        try (ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {            // 以后线程为Boss线程            Thread.currentThread().setName("Boss");            server.bind(new InetSocketAddress(8080));            // 负责轮询Accept事件的Selector            Selector boss = Selector.open();            server.configureBlocking(false);            server.register(boss, SelectionKey.OP_ACCEPT);            // 创立固定数量的Worker            Worker[] workers = new Worker[4];            // 用于负载平衡的原子整数            AtomicInteger robin = new AtomicInteger(0);            for(int i = 0; i < workers.length; i++) {                workers[i] = new Worker("worker-"+i);            }            while (true) {                boss.select();                Set<SelectionKey> selectionKeys = boss.selectedKeys();                Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();                while (iterator.hasNext()) {                    SelectionKey key = iterator.next();                    iterator.remove();                    // BossSelector负责Accept事件                    if (key.isAcceptable()) {                        // 建设连贯                        SocketChannel socket = server.accept();                        System.out.println("connected... ");                        socket.configureBlocking(false);                        // socket注册到Worker的Selector中                        System.out.println("before read...");                        // 负载平衡,轮询调配Worker                        workers[robin.getAndIncrement()% workers.length].register(socket);                        System.out.println("after read...");                    }                }            }        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }    static class Worker implements Runnable {        private Thread thread;        private volatile Selector selector;        private String name;        private volatile boolean started = false;        /**         * 同步队列,用于Boss线程与Worker线程之间的通信         */        private ConcurrentLinkedQueue<Runnable> queue;        public Worker(String name) {            this.name = name;        }        public void register(final SocketChannel socket) throws IOException {            // 只启动一次            if (!started) {                thread = new Thread(this, name);                selector = Selector.open();                queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();                thread.start();                started = true;            }                        // 向同步队列中增加SocketChannel的注册事件            // 在Worker线程中执行注册事件            queue.add(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    try {                        socket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);                    } catch (IOException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            });            // 唤醒被阻塞的Selector            // select相似LockSupport中的park,wakeup的原理相似LockSupport中的unpark            selector.wakeup();        }        @Override        public void run() {            while (true) {                try {                    selector.select();                    // 通过同步队列取得工作并运行                    Runnable task = queue.poll();                    if (task != null) {                        // 取得工作,执行注册操作                        task.run();                    }                    Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();                    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();                    while(iterator.hasNext()) {                        SelectionKey key = iterator.next();                        iterator.remove();                        // Worker只负责Read事件                        if (key.isReadable()) {                            // 简化解决,省略细节                            SocketChannel socket = (SocketChannel) key.channel();                            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);                            socket.read(buffer);                            buffer.flip();                            ByteBufferUtil.debugAll(buffer);                        }                    }                } catch (IOException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        }    }}

本文由传智教育博学谷教研团队公布。

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