今天是猿灯塔“365天原创计划”第3天。
今天讲:
支持十万并发的黑科技-NIO
翻译过来就是:Dubbo是阿里巴巴开源的基于 Java 的高性能 RPC(一种远程调用) 分布式服务框架(SOA),致力于提供高性能和透明化的RPC远程服务调用方案,以及SOA服务治理方案。
而Dubbo的底层通信框架是Netty,Netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架,基于JAVA NIO提供的API实现。而我们今天来好好研究NIO。
一.什么是NIO
JAVA NIO有两种解释:一种叫非阻塞IO(Non-blocking I/O),另一种也叫新的IO(New I/O),其实是同一个概念。
它是一种同步非阻塞的I/O模型,也是I/O多路复用的基础,已经被越来越多地应用到大型应用服务器,成为解决高并发与大量连接、I/O处理问题的有效方式。
NIO是一种基于通道和缓冲区的I/O方式,它可以使用Native函数库直接分配堆外内存(区别于JVM的运行时数据区)
然后通过一个存储在java堆里面的DirectByteBuffer对象作为这块内存的直接引用进行操作。这样能在一些场景显著提高性能,因为避免了在Java堆和Native堆中来回复制数据。
二.NIO三大组件
NIO主要有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区), Selector(选择器)。传统IO是基于字节流和字符流进行操作
(基于流),而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。
Selector(选择区)用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个线程可以监听多个数据通道。
Buffer:
Buffer(缓冲区)是一个用于存储特定基本类型数据的容器。除了boolean外,其余每种基本类型都有一个对应的buffer类。
Buffer类的子类有ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer
Channel:
Channel(通道)表示到实体,如硬件设备、文件、网络套接字或可以执行一个或多个不同 I/O 操作(如读取或写入)
的程序组件的开放的连接。Channel接口的常用实现类有FileChannel(对应文件IO)、DatagramChannel(对应UDP)、
SocketChannel和ServerSocketChannel(对应TCP的客户端和服务器端)。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一个等级的。
只不过Stream是单向的,譬如:InputStream, OutputStream.而Channel是双向的,既可以用来进行读操作,又可以用来进行写操作。
Selector:
Selector(选择器)用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个的线程可以监听多个数据通道。
即用选择器,借助单一线程,就可对数量庞大的活动I/O通道实施监控和维护。
三.NIO服务器端如何实现非阻塞?
如上图:服务器上所有Channel需要向Selector注册,而Selector则负责监视这些Socket的IO状态(观察者),当其中任意一个或者多个Channel具有可用的IO操作时,
该Selector的select()方法将会返回大于0的整数,该整数值就表示该Selector上有多少个Channel具有可用的IO操作,并提供了selectedKeys()方法来返回这些Channel对应的SelectionKey集合(一个SelectionKey对应一个就绪的通道)。
正是通过Selector,使得服务器端只需要不断地调用Selector实例的select()方法即可知道当前所有Channel是否有需要处理的IO操作。注:java NIO就是多路复用IO,jdk7之后底层是epoll模型。