Java的IO模型和Netty框架是什么

這篇文章主要介紹“Java的IO模型和Netty框架是什么”，在日常操作中，相信很多人在Java的IO模型和Netty框架是什么問題上存在疑惑，小編查閱了各式資料，整理出簡單好用的操作方法，希望對大家解答”Java的IO模型和Netty框架是什么”的疑惑有所幫助！接下來，請跟著小編一起來學習吧！

什么是Netty

• 異步，基于事件驅動的網絡應用框架，用以快速開發高性能，高可靠的網絡IO程序

• 主要針對在TCP協議下，面向Clients端的高并發應用

• 本質是一個NIO框架，適用于服務器通訊等場景

異步：發送請求無需等待響應，程式接著往下走。

事件驅動：一個連接事件或者斷開事件，或者讀事件或者寫事件，發生后的后續處理。

Netty典型應用：

• 高性能rpc框架用來遠程服務(過程)調用，比如Dubbo。

• 游戲行業，頁面數據交互。

• 大數據領域如Hadoop高性能通訊和序列化組件（AVRO）。

IO模型

簡單理解就是用什么通道去進行數據發送和接收。

BIO：一個連接一個線程，連接不做任何事會造成不必要的線程開銷。適用于連接數目較小且固定的架構。

NIO:服務端一個線程（也可以多個），維護一個多路復用器。由多路復用器去處理IO線程。適用于連接數目多且較短的架構

AIO:異步非阻塞，還未得到廣泛應用。適用于連接數目多且連接較長的架構。

BIO

BIO編程簡單流程

• 服務端創建啟動ServerSocket

• 客戶端啟動Socket對服務器進行通信，默認服務器會對每一個客戶創建一個線程。

• 客戶端發出請求后，先咨詢線程是否有響應，如果沒有則等待或者拒絕。

• 如果有響應，則等待請求結束后，再繼續執行。（阻塞）

BIO簡單實例

public class BIOserver {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        // 為了方便直接用了Executors創建線程池
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        //指定服務端端口
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(6666);
        System.out.println("服務器啟動");
        while(true){
            //阻塞等待連接
            Socket socket = serverSocket.accept();
            System.out.println("連接到一個客戶端");
            //每個連接對應一個線程
            service.execute(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        handler(socket);
                    }catch (Exception e){
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }
    public static void handler(Socket socket) throws IOException {
        System.out.println("Thread:"+Thread.currentThread().getId());
        byte[] bytes = new byte[1024];
        InputStream inputStream = socket.getInputStream();
        while (true){
            //阻塞等待讀取
            int n = inputStream.read(bytes);
            if(n!=-1){
                System.out.println(new String(bytes,0,n));
            }else {
                break;
            }
        }
        socket.close();
    }
}

測試：使用windows的telnet

使用 ctrl+]

 可以在服務端控制臺看到，已經讀取到發送的數據

NIO

三大核心部分：Channel(可類比Socket),Buffer,Selector

大概是這個樣子。客戶端和Buffer交互，Buffer和Channel是一對一的關系。Selector選擇操作Channel（事件驅動，如果Channel有事件發生，Selector才去選擇操作。）

Buffer

Buffer基本使用

ByteBuffer使用場景較為廣泛。

buffer就是一個內存塊，所以說nio是面向塊/緩沖，底層是數組。數據讀寫是通過buffer。可以使用方法flip切換讀寫。

public class BufferNio {
    public static void main(String[] args) {
        //創建buffer容量為5個int
        IntBuffer buffer = IntBuffer.allocate(5);
        //放數據
        buffer.put(1);
        buffer.put(2);
        buffer.put(3);
        buffer.put(4);
        buffer.put(5);
        //讀寫切換
        buffer.flip();
        //取數據
        //內部維護一個索引，每次get索引都會往后邊移動
        while(buffer.hasRemaining()){
            System.out.println(buffer.get());
        }
    }
}

Buffer四個主要屬性

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
    private int mark = -1;
    private int position = 0;
    private int limit;
    private int capacity;

mark：標記，很少改變

position：下一個要被讀元素的位置，為下次讀寫做準備

limit：緩沖器當前的終點，不能對緩沖區極限意外的區域讀寫，可變。

capacity：不可變，創建時指定的最大容量。

上邊出現了讀寫切換的方法flip，我們看下源碼，可以看出來通過改變屬性實現可讀可寫的。

public final Buffer flip() {
        limit = position;
        position = 0;
        mark = -1;
        return this;
    }

可以通過啊更改limit或者position來實現你想要的操作。參數自己決定

buffer.limit(2);
        buffer.position(1);

Channel

可讀可寫，上接Selector，下連Buffer。

當客戶端連接ServerSocketChannel時，創建客戶端自己的SocketChannel。

本地文件寫案例

public class ChannelNio {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        String str = "少壯不努力，老大徒傷悲";
        //創建輸出流
        FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
        //獲取FileChannel
        FileChannel channel = os.getChannel();
        //創建緩沖
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        //把字符串放入緩沖區
        buffer.put(str.getBytes());
        //反轉ByteBuffer
        buffer.flip();
        //將ByteBuffer寫入到FileChannel
        channel.write(buffer);
        //關閉流
        os.close();
    }
}

圖示理解

本地文件讀案例

public class ChannelNio {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
        FileChannel channel = is.getChannel();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        channel.read(buffer);
        System.out.println(new String(buffer.array()));
        is.close();
    }
}

本地文件拷貝案例

方法一

public class ChannelNio {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\a.txt");
        FileChannel channel = is.getChannel();
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\b.txt");
        FileChannel osChannel = os.getChannel();
        while (true){
            buffer.clear();
            int i = channel.read(buffer);
            if(i==-1){
                break;
            }
            buffer.flip();
            osChannel.write(buffer);
        }
        is.close();
        os.close();
    }
}

方法二

public class ChannelNio {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        FileInputStream is = new FileInputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP.md");
        FileChannel channel = is.getChannel();
        FileOutputStream os = new FileOutputStream("D:\\xxxxxxxxxxxxxxxxxxx\\HELP222.md");
        FileChannel osChannel = os.getChannel();
        osChannel.transferFrom(channel,0,channel.size());
        is.close();
        os.close();
    }
}

Selector

用一個線程處理多個客戶端連接。可以檢測多個注冊通道的事件，并作出相應處理。不用維護所有線程。

Selector可以獲得被注冊的SocketChannel的一個SelectionKey集合，然后監聽select，獲得有事件發生的SelectionKey，最后通過SelectionKey獲得通道進行相應操作，完成業務。

到此，關于“Java的IO模型和Netty框架是什么”的學習就結束了，希望能夠解決大家的疑惑。理論與實踐的搭配能更好的幫助大家學習，快去試試吧！若想繼續學習更多相關知識，請繼續關注億速云網站，小編會繼續努力為大家帶來更多實用的文章！