Netty入门之基础篇

@派大星

发布于 2023-06-28 14:24:18

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代码可运行

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本次文章主要给大家带来NIO的相关知识点，一些基础的理论知识，巩固大家的对NIO的理解。好了废话不多说直接步入正题。

一：NIO基础

什么是NIO？

顾名思义NIO:non-blocking io 也可称作new io 非阻塞 IO

NIO的三大组件

1. `Channel`&`Buffer`

Channel:

基本概念： Channel有点类似有stream，它是读写数据的双向通道,可以将数据读入buffer，也可以将buffer的数据写入Channel,而之前的stream要么是输入要么就是输出，由此可见Channel比stream更为底层

创建的Channel：

FileChannel（文件的数据传输通道）
DataGramChannel（UDP网络编程时的数据传输通道）
SockeChannel（TCP编程时数据传输通道客户端服务器都可使用）
ServerSocketChannel（TCP编程时数据传输通道专用于服务器）
......

Buffer

基本概念： Buffer则是用来缓冲读写数据的。

常见的Buffer

ByteBuffer
- MappedByteBuffer
- DirectByteBuffer（直接内存）
- HeapByteBuffer（堆内存）
ShortBuffer
IntBuffer
LongBuffer
FloatBuffer
DoubleBuffer
CharBuffer

2. Selector

多线程版的设计：

⚠️ 多线程版缺点

内存占用较高线程上下文切换的成本高只适合连接数少的场景

线程池版的设计

⚠️ 线程池版缺点

阻塞模式下，线程仅能处理一个socket连接仅适合短链接场景

selector版的设计 selector基本概念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）大致如图所示：

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。

Channel和Buffer的小demo

Channel获取方式(FileChannel的获取)

通过输入输出流，可以间接的获取，
通过randomAccessFileByteBuffer获取方式通过静态方法ByteBuffer.allocate(16)

TestByteBuffer

@Slf4j
public class TestByteBuffer {

    public static void main(String[] args) {
        // FileChannel
        // 1. 输入输出流， 
        
        // 2. RandomAccessFile
        // RandomAccessFile file = new RandomAccessFile("helloword/data.txt", "rw")
        try (FileChannel channel = new FileInputStream("data.txt").getChannel()) {
            // 准备缓冲区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
            while(true) {
                // 从 channel 读取数据，向 buffer 写入
                int len = channel.read(buffer);
                log.debug("读取到的字节数 {}", len);
                if(len == -1) { // 没有内容了
                    break;
                }
                // 打印 buffer 的内容
                buffer.flip(); // 切换至读模式
                while(buffer.hasRemaining()) { // 是否还有剩余未读数据
                    byte b = buffer.get();
                    log.debug("实际字节 {}", (char) b);
                }
                buffer.clear(); // 切换为写模式
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

}

data.txt的内容是:

1234567890abcd

ByteBuffer 的使用

向Buffer写入数据，例如调用channel.read(buffer);
调用读模式flip()
从buffer读取数据，调用buffer.get();
调用clear()或compact()切换至写模式，后面介绍两种方法的不同之处。

ByteBuffer的结构

ByteBuffer有以下的重要属性：

capacity 容量
position 位置（位移）
limit 限制（等于容量）

ByteBuffer初始化的时候：

写模式下，position是写入位置，limit等于容量，下图是写入了4个字节后的状态。

当发生filp()动作后，position切换为读取位置,limit切换为读取限制。

读取了4个字节后

clear动作发生后，ByteBuffer进行了初始化：

compact()方法，是把未读完的部分向前压缩，然后切换到写模式下，如图所示: (这里将clear和compact进行了讲解，大致区别也是如此)

ByteBuffer常见的方法

分配空间使用allocate方法为ByteBuffer分配空间，其他的Buffer也有该方法。

例如：

ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(10);

向ByteBuffer写入数据方法有两种:
- 调用channel的read方法;
- 调用buffer自己的put方法;

例如：

int readBytes = channel.read(buffer);

buf.put((byte)127);

从buffer读取数据方法同样有两种：
1. 调用buffer的get方法;
2. 调用channel的write方法;

例如:

int writeBytes = channel.write(buf);

byte b = buf.get()

💡 注意：

buffer的get()方法会让position读指针向后移动，如果想要重复读取数据:

可以调用rewind()方法将position重新置为0;
调用get(int i)获取索引 i 的内容，它不回移动读指针

ByteBuffer的mark和reset

mark是在读取的时候，做一个 标记,即使position发生改变,只要调用 reset方法就能回到mark的位置

💡 注意： rewind和flip都会清楚掉mark位置,前者是将position重置为0，后者是切换读模式，切记切记

字符串和ByteBuffer的互转

 /**
         * 1.字符串转化为ByteBuffer
         * 此方法要想将ByteBuffer转换为字符串则需要切换为读模式-使用flip()方法  该方法还是写模式
         */
        ByteBuffer buffer1 = ByteBuffer.allocate(16);
        buffer1.put("hello".getBytes());
        debugAll(buffer1);

        /**
         * 2.字符串转化为ByteBuffer
         */
        ByteBuffer buffer2 = StandardCharsets.UTF_8.encode("hello");
        debugAll(buffer2);

        /**
         * 3.字符串转化为ByteBuffer
         */
        ByteBuffer buffer3 = ByteBuffer.wrap("hello".getBytes());
        debugAll(buffer3);

        /**
         * ByteBuffer 转换为字符串
         */
        String str3 = StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer3).toString();
        System.out.println(str3);

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原始发表：2021-07-27，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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