我的Java路上那些事兒

java nio從1.4版本就出現(xiàn)了，而且依它優(yōu)異的性能贏得了廣大java開發(fā)愛好者的信賴。我很納悶，為啥我到現(xiàn)在才接觸，難道我不是愛好者，難道nio不優(yōu)秀。經(jīng)過長達半分鐘的思考，我意識到：時候未到。以前總是寫那些老掉牙的web程序，唉，好不容易翻身啦，現(xiàn)在心里好受多了。因為真不想自己到了30歲，還在說，我會ssh，會ssi，精通javascript，精通數(shù)據(jù)庫，精通。。。人生苦短，要開拓點不是嗎？列為兄弟姐妹，沒看到外國的和尚已經(jīng)開始鼓吹“云里霧里”的？沒看到百度進入“框”啦，沒看到oracle的“格”啦。人家的經(jīng)，隨他念，但是我們的確有好多路要走哦（牢騷怎么這么多呀）。

現(xiàn)在終于到了我了解nio的時候了，突然發(fā)現(xiàn)有很多美妙程序的源碼，不得不爽一把（有邪念者，該打住啦，像我這樣）。

以下描述，為了說明問題，就提提歷史（類似的東西，網(wǎng)上一搜一大把，但是希望你能在這里止步，知道到底是怎么回事。如果還是不清楚，咱就站內(nèi)溝通！）。

在我（剛）看nio的這段時間里，主要接觸了幾個東西，就是關(guān)于server和client。java之前的io完全可以勝任，但是效率不高，為何效率不高呢？

===============history==start===============

//TODO:finish the old style of server and socket data transion.

ServerSocket socket = new ServerSocket(80); 
        while (true) { 
            final Socket connection = socket.accept(); 
            handleRequest(connection); 
        }

===============history==end in the future================

在上面的代碼片段中，我們只能是一個request一個的進行處理。這使得所有的請求都阻塞了。如果我們再改變一下，將handleRequest方法封裝到線程中處理：

if(connection = null){

new Thread(new Runnable(){

  public void run(){

      handleRequest(connection);

  }

  public void handleRequest(Socket conn){

   //do actions

  }

}).start();

}

服務(wù)器端的資源是有限的，我們這里僅僅是從線程角度來擴展，但是這種處理依然是阻塞的處理方式。首先，僅僅是建立連接（socket），就占用了服務(wù)器的線程資源。如果客戶端還沒有發(fā)出相應(yīng)的數(shù)據(jù)請求，那么服務(wù)器就要一直等待他們的數(shù)據(jù)流過來，然后再進行讀取，如此往復(fù)。。。一直都blocking。服務(wù)器處在一個高負荷狀態(tài)中。

NIO出來之后，進入改革開放時期，有了這么幾個角色，ServerSocketChannel,SelectionKey,Selector.

這幾個角色都是做什么用的呢？需要了解一下reactor模式（反應(yīng)堆模式）。

作為服務(wù)端，如果什么操作都要依賴于客戶端，很多操作都阻塞，如上面的代碼片段所示。reactor模式提供了一種很好的事件處理機制，以分離事件處理對象與事件之間的耦合。如下圖示（詳細請看參考資料（1））：

說明：

Acceptor就是我們Server端的主要任務(wù)消化者；

Initiation Dispatcher是事件（Event）的分發(fā)者；

HTTP Handler是具體操作人。

首先，在Initiation Dispatcher中注冊一個acceptor（1：register Acceptor），這個Acceptor是跟事件綁定的，它僅僅關(guān)心某種事件（event）。

Initiation Dispatcher不斷地循環(huán)獲取請求過來的事件（2：handle events），如果發(fā)現(xiàn)有對應(yīng)Acceptor關(guān)心的事件（3：connect），通知Acceptor有事件發(fā)生（4：new connection）。

Acceptor針對此事件進行處理，創(chuàng)建了新的HTTP Handler（（5：create handler））

一輪事件獲取和分發(fā)完成。

那么handler是不是就抓住這個connection不放，然后一直苦苦等待數(shù)據(jù)流的到來呢？

不是的，它也是將自己和自己關(guān)心的事件注冊到Initiation Dispatcher。如果Initiation Dispatcher在handle Events時發(fā)現(xiàn)了它關(guān)心的事件，那么就會交由它去進行相應(yīng)處理。如下圖示，在連接完成后，browser提交的get請求，handler的處理過程：

這里面尤其要注意到，2：read ready，之后才read request，也就是說，handler在dispatcher中注冊了自己關(guān)心的事件（READ）,然后在寫的時候，也是類似情況。

以上的過程就實現(xiàn)了非阻塞的處理方式，客戶端的連接可以非阻塞（這是意思是，acceptor不必一直苦苦等候），然后對客戶端過來的request內(nèi)容，也是非阻塞（這里是不必苦苦等待其數(shù)據(jù)的到來），都是不必一直眼巴巴的看著那個連接，那些數(shù)據(jù)，而是如果有我關(guān)心的事件了，我再進行處理，期間完全相信Initiation Dispatcher就行了。

這里有一點要注意，就是現(xiàn)在的reactor模式都是建立在操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上實現(xiàn)的，不同的操作系統(tǒng)有不同的實現(xiàn)方式。而且都不支持多線程（針對Initiation Dispatcher而言）。

有了上面的理解之后，來給NIO中的對象跟reactor的對象對個象。

Acceptor：ServerSocketChannel；

Initiation Dispatcher：Selector；

HTTP Handler：針對SocketChannel進行實際處理的個性化對象；

Events：在SelectionKey中：

下一篇，NIO包中對象的介紹。有些本末倒置哦，但是，這篇里面沒有用到很多api，主要是reactor明白了，非阻塞明白了，目的就達到了。

參考資料：

（1）華盛頓大學(xué)計算機科學(xué)的一篇關(guān)于proactor的論文，非常詳細。同時這篇文章中還有 reactor的改進版proactor，各位可以一飽眼福。

（2）簡單的NIO server實現(xiàn)代碼，但是這個代碼中在寫的部分有些瑕疵，各位根據(jù)上面的描述，可以考慮一下有何問題。

       在這個代碼中，還有一個要注意的地方，就it.remove(),因為某個key在處理過后要刪除，否則，這個key將一直處于active狀態(tài)。