[TOC]
前言
SocketChannel方法介绍
- 创建一个服务器对象
ServerSocketChannel.open()
* 服务器对象需要绑定ip和端口，使用`bind(InetSocketAddress )`方法，需要使用传入`InetSocketAddress`，只需传入一个端口号即可;
* 服务器调用accept()方法获取客户端的连接请求;
* 通过接收到的客户端连接对象`read(buffer)`方法获取客户端发送的消息。
- 创建客户端
SocketChannel.open()
* 客户端使用`connect(InetSocketAddress server)`方法，连接对应的服务器;
* 通过`write(buffer)`方法发送消息到连接的服务器
一、阻塞模式
1.1 概念
-
阻塞模式下，相关方法都会导致线程暂停
- ServerSocketChannel.accept 会在没有连接建立时让线程暂停
- SocketChannel.read 会在没有数据可读时让线程暂停
- 阻塞的表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，阻塞方法之间相互影响，几乎不能正常工作，需要多线程支持
-
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降低
- 可以采用线程池技术来减少线程数和线程上下文切换，但治标不治本，如果有很多连接建立，但长时间 inactive，会阻塞线程池中所有线程，因此不适合长连接，只适合短连接
1.2 代码演示
- 服务端代码
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import static com.lilinchao.nio.util.ByteBufferUtil.debugRead;
/**
* @author lilinchao
* @date 2022/5/31
* @description 使用 nio 来理解阻塞模式, 单线程 服务端
**/
@Slf4j
public class ServerDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建ByteBuffer缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
//1. 创建服务器
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
//2.绑定监听端口
ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
//3.连接集合
List<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
//循环接收客户端的连接
while (true){
//4. accept建立与客户端连接，SocketChannel 用来与客户端之间通信
log.debug("connecting...");
//阻塞方法，没有连接时，会阻塞线程
SocketChannel sc = ssc.accept();
log.debug("connected... {}",sc);
channels.add(sc);
// 循环遍历集合中的连接
for (SocketChannel channel : channels){
// 处理通道中的数据
// 当通道中没有数据可读时，会阻塞线程
log.debug("befor read... {}",channel);
channel.read(buffer);
//切换到读模式
buffer.flip();
debugRead(buffer);
//切换到写模式
buffer.clear();
log.debug("after read... {}",channel);
}
}
}
}
- 客户端代码
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SocketChannel;
/**
* @author lilinchao
* @date 2022/5/31
* @description 1.0
**/
public class ClientDemo {
public static void main(String[] args) throws IOException {
SocketChannel sc = SocketChannel.open();
sc.connect(new InetSocketAddress("localhost",8080));
System.out.println("waiting...");
}
}
1.3 结果分析
1、启动服务端程序
- 当刚启动服务端程序时，会在accept()方法产生阻塞，等待客户端的连接。
客户端-服务器建立连接前，服务器端因accept阻塞
2、通过Debug模式启动客户端
- 客户端在acccept()方法没有继续阻塞，向下运行；
- 在read()方法等待读入数据，当客户端没有向服务器端发送数据时，会在此产生阻塞；
客户端-服务器建立连接后，客户端发送消息前，服务器端因通道为空被阻塞
3、客户端向服务端发送数据
- 向服务端发送数据
sc.write(Charset.defaultCharset().encode("hello!"));
- 控制台打印结果
客户端发送数据后，服务器处理通道中的数据。再次进入循环时，再次被accept阻塞
4、之前的客户端再次发送消息
服务器端因为被accept阻塞 ，无法处理之前客户端发送到通道中的信息，影响了整个程序的正常执行。
二、非阻塞模式
2.1 概念
-
非阻塞模式下，相关方法都会不会让线程暂停
- 在 ServerSocketChannel.accept 在没有连接建立时，会返回 null，继续运行
- SocketChannel.read 在没有数据可读时，会返回 0，但线程不必阻塞，可以去执行其它 SocketChannel 的 read 或是去执行 ServerSocketChannel.accept
- 写数据时，线程只是等待数据写入 Channel 即可，无需等 Channel 通过网络把数据发送出去
-
但非阻塞模式下，即使没有连接建立，和可读数据，线程仍然在不断运行，白白浪费了 cpu
-
数据复制过程中，线程实际还是阻塞的（AIO 改进的地方）
2.2 代码演示
-
服务端代码
-
可以通过
ServerSocketChannel的configureBlocking(false)方法将 获得连接设置为非阻塞的 。此时若没有连接，accept会返回null
-
可以通过
SocketChannel的configureBlocking(false)方法将从通道中 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
-
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import static com.lilinchao.nio.util.ByteBufferUtil.debugRead;
/**
* @author lilinchao
* @date 2022/5/31
* @description 使用 nio 来理解非阻塞模式 服务端
**/
@Slf4j
public class ServerDemo2 {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建ByteBuffer缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
//1. 创建服务器
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
ssc.configureBlocking(false); //非阻塞模式
//2.绑定监听端口
ssc.bind(new InetSocketAddress(8080));
//3.连接集合
List<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
//循环接收客户端的连接
while (true){
//4. accept建立与客户端连接，SocketChannel 用来与客户端之间通信
SocketChannel sc = ssc.accept(); //非阻塞，线程还会继续运行，如果没有连接建立，但sc是null
if(sc != null){
log.debug("connected... {}",sc);
sc.configureBlocking(false); //非阻塞模式
channels.add(sc);
}
// 循环遍历集合中的连接
for (SocketChannel channel : channels){
//5. 接收客户端发送的数据
int read = channel.read(buffer);
if(read > 0){
//切换到读模式
buffer.flip();
debugRead(buffer);
//切换到写模式
buffer.clear();
log.debug("after read... {}",channel);
}
}
}
}
}
- 客户端代码不变
该方法虽然可以解决阻塞模式下的问题，但是因为设置为了非阻塞，会一直执行while(true)中的代码，CPU一直处于忙碌状态，会使得性能变低，所以实际情况中不使用这种方法处理请求。
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