1、什么是NIO

在上一篇博客我们说到了BIO，阻塞式IO模型，在连接建立请求时和接收数据时会发生阻塞，但是多线程可以解决这个问题，但随之产生的问题就是每一个请求都会对应一个线程，当请求过多时，线程也就是1:1的增加，太多了，非常消耗资源，一般服务器承受不起。

BIO模型博客链接

所以就出现了NIO，非阻塞式线程模型，在连接请求时和读取数据时，都不会阻塞也可以叫 New Blocking IO，因为它可以设置为阻塞和非阻塞两种形态。

2、NIO初始版本示例代码

2.1、服务端代码

大概解释一下下面这堆代码
1、同样的，也是先创建一个socket连接通道，然后向外提供一个9000的监听端口。
2、设置死循环和接收连接请求时不阻塞，当有连接进来时，会去建立连接并放入到一个 SocketChannel 集合中，如下所示：

List<SocketChannel> channelList = new ArrayList<>();

3、然后每次去循环遍历这个数组去读取他么所拿到的数据，

public class NioServer {// 保存客户端连接static List<SocketChannel> channelList = new ArrayList<>();public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建NIO ServerSocketChannel,与BIO的serverSocket类似ServerSocketChannel serverSocket = ServerSocketChannel.open();// 绑定端口号 9000serverSocket.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));// 设置ServerSocketChannel为非阻塞serverSocket.configureBlocking(false);System.out.println("服务启动成功");while (true) {// 这个 while 循环就一直在跑// 非阻塞模式 accept 方法不会阻塞，否则会阻塞// NIO的非阻塞是由操作系统内部实现的，底层调用了linux内核的accept函数SocketChannel socketChannel = serverSocket.accept();// 如果有客户端进行连接if (socketChannel != null) {System.out.println("连接成功");// 设置SocketChannel为非阻塞，读取数据前不阻塞socketChannel.configureBlocking(false);// 保存客户端连接在List中，将刚刚客户端与服务器建立的通道放到这个list中channelList.add(socketChannel);}// 遍历连接进行数据读取，不管这个通道有木有数据都会遍历Iterator<SocketChannel> iterator = channelList.iterator();while (iterator.hasNext()) {SocketChannel sc = iterator.next();ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(128);// 非阻塞模式read方法不会阻塞，否则会阻塞int len = sc.read(byteBuffer);// 如果有数据，把数据打印出来if (len > 0) {System.out.println("接收到消息：" + new String(byteBuffer.array()));// 如果客户端断开，把socket从集合中去掉} else if (len == -1) {iterator.remove();System.out.println("客户端断开连接");}}}}
}

2.2、客户端测试

可以仿照 BIO 那篇博客的测试方法。

2.3、原始版本出现的问题

由上面代码我们可以分析出，由于我们将所有的连接通道都放到了一个list集合里面，所以每一次在循环遍历这个list的时候，会将所有建立过连接的通道全部遍历一遍，如果说现在有10000个通道都建立的连接，但是收发数据的通道只有100个，那么剩下的9900个通道的遍历就是无效的，这样很浪费资源。

3、NIO引入多路复用器

3.1、什么是多路复用器

在 NIO 的原始版本中，出现的问题是遍历了无效的连接通道（也就是没有数据收发的通道连接），多路复用器就相当于是一个服务员，中间人，他去收集哪些通道有数据发送，然后交给主线程来遍历读取数据，这样的话就解决了无效遍历的问题。

3.2、NIO引入多路复用器

先是一个图的大概讲解，这个图有点抽象，后续有时间尽量改进

大概挑几个重点解释一下
首先多路复用器最重要的地方就是三个方法

// 创建一个多路复用器
Selector selector = Selector.open();
// 将我们创建的通道注册到多路复用器上
serverSocket.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
// 取出请求事件的集合列表
selector.select();

open()：
open方法会linux的一个库函数 epoll_create 来创建 epoll 对象，是一个文件描述符，因为linux一切皆文件嘛，这里也可以理解为返回了一个 epoll 对象的索引。

register：
这里其实就是简单的注册，里面调用了这行代码，pollWrapper.add(fd)，很明显，它是将我们客户端的请求channel放到pollWrapper集合中。

select()：
这里会调用linux的两个库函数 epoll_ctl epoll_wait
epoll_ctl 是遍历我们上面那个pollWrapper集合，真正的将channel和epoll关联起来，通过操作系统的硬中断，当有客户端访问进来时，会将这个访问放到一个 rdlist 上，这个就是我们最后取出来的需要循环处理的事件。
epoll_wait 函数就是回调返回事件，如果没有就阻塞，所以这行代码会阻塞

3.3、NIO引入多路复用器之后的代码

public class NioSelectorServer {public static void main(String[] args) throws IOException {// 创建NIO ServerSocketChannelServerSocketChannel serverSocket = ServerSocketChannel.open();// 往这个channel上绑定 9000 端口，客户端就通过这个 channel 来连接服务端serverSocket.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));// 设置ServerSocketChannel为非阻塞serverSocket.configureBlocking(false);// 打开Selector处理Channel，即创建 epoll 对象，返回了一 epoll 文件描述符// 这里调用了linux的一个库函数  epoll_create 来创建 epoll 对象// 也可以理解为返回了一个 epoll 对象的索引Selector selector = Selector.open();// 将我们创建的通道注册到 selector（多路复用器）上，并且selector对客户端accept连接操作感兴趣// pollWrapper.add(fd) 会放到这个集合中serverSocket.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);System.out.println("服务启动成功");while (true) {// 阻塞等待需要处理的事件发生// 这里可以接收很多事件// 如果是第一次循环的话，按照这个代码来说只能接收到连接事件// 如果执行了里面的 while 循环，给它注册了其他的事件，那么它就可以感知到其他的事件的发生// 这里会调用linux的两个库函数  epoll_ctl  epoll_wait// epoll_ctl 真正的将channel和epoll关联起来，通过操作系统的硬中断，当有客户端访问进来时，//           会将这个访问放到一个 rdlist 上，这个就是我们最后取出来的需要循环处理的事件// epoll_wait 函数就是回调返回事件，如果没有就阻塞，所以这行代码会阻塞selector.select();// 获取selector中注册的全部事件的 SelectionKey 实例// 拿出所有感知的事件后弄一个迭代器Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();// 遍历SelectionKey对事件进行处理while (iterator.hasNext()) {SelectionKey key = iterator.next();// 如果是OP_ACCEPT事件，则进行连接获取和事件注册if (key.isAcceptable()) {// 拿出需要连接的客户端服务ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();// 将需要连接的客户端进行连接，并返回一个唯一channel，以便后续的读写操作SocketChannel socketChannel = server.accept();// 并设置读取操作时也不阻塞socketChannel.configureBlocking(false);// 这里只注册了读事件，如果需要给客户端发送数据可以注册写事件socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);System.out.println("客户端连接成功");}// 如果是OP_READ事件，则进行读取和打印else if (key.isReadable()) {// 取出前面连接时创建的唯一的读写channelSocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();// 再定义一个存放数据的缓冲区ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocateDirect(128);// 从读写channel中将需要读取的数据拿出来int len = socketChannel.read(byteBuffer);// 如果有数据，把数据打印出来if (len > 0) {System.out.println("接收到消息：" + new String(byteBuffer.array()));} else if (len == -1) {// 如果客户端断开连接，关闭SocketSystem.out.println("客户端断开连接");socketChannel.close();}}//从事件集合里删除本次处理的key，防止下次select重复处理iterator.remove();}}}
}

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