傳統(tǒng)BIO網(wǎng)絡(luò)編程知識點與Java NIO分別是怎樣的

知識點四：自定義通信協(xié)議

做為后端開發(fā)人員，我們最熟悉不過的就是HTTP協(xié)議了。使用Socket編寫網(wǎng)絡(luò)程序，我們可以自定義通信協(xié)議，這相當(dāng)?shù)暮猛?。自定義協(xié)議可以避免別人識別你的通信協(xié)議攔截數(shù)據(jù)包分析，也可對數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密傳輸。自定義協(xié)議的數(shù)據(jù)包體積小，可跟據(jù)業(yè)務(wù)需求修改。

知識點五：心跳?；?br/>

NIO與BIO的區(qū)別：

BIO: 同步阻塞式IO，服務(wù)器需要為每一個客戶端創(chuàng)建一個線程處理連接。

NIO：同步非阻塞式IO，服務(wù)端可以使用一個或多個線程監(jiān)聽客戶端的連接請求，并將連接注冊到多路復(fù)用器Selector上，使用Selector輪詢I/O就緒事件，當(dāng)監(jiān)聽到有就緒事件時，才會為準(zhǔn)備就緒的連接開啟一個線程去處理。

NIO

Channel:channel是一個通道，可以通過它讀取和寫入數(shù)據(jù)。對于網(wǎng)絡(luò)編程而言，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過channel接受客戶端發(fā)來的消息，也可以通過channel向客戶端發(fā)送消息，channel是全雙工的，對應(yīng)的類分別為SocketChannel、ServerSocketChannel。

ServerSocketChannel: 用于監(jiān)聽TCP連接的通道，類似于ServerSocket。

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();// 綁定服務(wù)端監(jiān)聽端口serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(this.port), 1024);// 監(jiān)聽客戶端連接SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

SocketChannel：用于TCP網(wǎng)絡(luò)連接的通道。實現(xiàn)與客戶端數(shù)據(jù)傳輸?？梢栽O(shè)置為非阻塞。類似于Socket。

Socket于Channel的區(qū)別：socket數(shù)據(jù)流是單向的，客戶端與服務(wù)器實現(xiàn)雙向通信需要一個Input流和一個Output流，一個用于接收數(shù)據(jù)，一個用于發(fā)送數(shù)據(jù)。而Channel是全雙工的，即可以接受客戶端發(fā)來的數(shù)據(jù)，也可以向客戶端發(fā)送數(shù)據(jù)。

Selector：選擇器，或多路復(fù)用器。用于輪詢檢查一個或多個NIO 通道（Channel）的狀態(tài)。對于網(wǎng)絡(luò)編程而言，Socket有四種狀態(tài)，監(jiān)聽連接、連接準(zhǔn)備就緒、讀準(zhǔn)備就緒、寫準(zhǔn)備就緒，對應(yīng)的SelectorKey的取值如下。

SelectorKey：

OP_READ = 1 <<  0;     0000 0001OP_WRITE = 1 << 2;     0000 0100OP_CONNECT = 1 << 3;    0000 1000OP_ACCEPT = 1 << 4;       0001 0000

I/O多路復(fù)用：I/O指的是網(wǎng)絡(luò)I/O，多路指多個TCP連接（BIO: socket, NIO:channel），復(fù)用指的是只用一個或多個線程處理事件?？偟膩碚f，就是使用一個或多個線程處理多個TCP連接。不再像BIO的一個連接一個線程處理，NIO則可以只用一個線程處理所有連接，也可以使用n個線程處理所有連接。

Channel通過register方法與Selector多路復(fù)用器綁定，并指定自己感興趣的事件，比如

channel.configureBlocking(false);SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

綁定后生成一個SelectionKey，SelectionKey持有Channel。

通過輪詢監(jiān)聽，通過Selector的select（）方法可以選擇已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的通道，這些通道包含你注冊的事件。比如你對讀、寫就緒的通道感興趣，那么select（）方法就會返回讀事件已經(jīng)就緒的那些通道和寫事件已經(jīng)就緒的那些通道。select方法是一個阻塞方法，至少有一個通道在你注冊的事件準(zhǔn)備就緒時，才會返回。返回結(jié)果為準(zhǔn)備就緒的SelectionKey總數(shù)。

當(dāng)監(jiān)聽到有事件準(zhǔn)備就緒時，再通過Selector的selectedKeys()獲取準(zhǔn)備就緒的SelectionKey集合。通過遍歷處理事件。處理完后需要移除，否則下次selectedKeys()還會重復(fù)拿到。

for (;;) {    try {        // 獲取到之后返回總數(shù)，否則線程將處于阻塞狀態(tài)        int readyCount = this.selector.select();        if (readyCount == 0){            continue;        }        // 獲取當(dāng)前所有準(zhǔn)備就緒的SelectionKey        Set<SelectionKey> readyKeys = this.selector.selectedKeys();        for (SelectionKey selectionKey : readyKeys) {            // 需要注冊新的感興趣事件            handleEvent(selectionKey);            // 處理完要移除，否則下次selectedKeys還是能拿到            readyKeys.remove(selectionKey);        }    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }}

select方法底層通過調(diào)用native方法實現(xiàn)事件監(jiān)聽，在linux上，就是調(diào)用系統(tǒng)的epoll方法，網(wǎng)卡設(shè)備對應(yīng)一個中斷信號, 當(dāng)網(wǎng)卡收到網(wǎng)絡(luò)端的消息的時候會向CPU發(fā)起中斷請求， 然后CPU處理該請求。通過驅(qū)動程序進(jìn)而操作系統(tǒng)得到通知，系統(tǒng)再通知epoll，epoll通知用戶代碼。