套接字与SocketChannel

Question

我正在努力理解SocketChannels和NIO。我知道如何使用常规套接字，以及如何制作一个简单的每个客户端线程服务器(使用常规阻塞套接字)。

所以我的问题是：

• 什么是SocketChannel？
• 在使用SocketChannel而不是套接字时，我得到了什么额外的好处。
• 通道和缓冲区之间的关系是什么？
• 什么是选择器？
• 文档中的第一个sentance是A selectable channel for stream-oriented connecting sockets.。那是什么意思？

我读过同样的这份文件，但不知怎么的，我没有读到.

Answer 1

Socket是一种阻塞输入/输出设备。它使正在使用它的Thread在读取时阻塞，如果底层缓冲区已满，还可能会阻止写入。因此，如果服务器有一堆打开的Socket，则必须创建一组不同的线程。

SocketChannel是一种从套接字中读取数据的非阻塞方式，因此您可以让一个线程同时与一组打开的连接进行通信。这可以通过将一组SocketChannel添加到Selector中，然后在选择器的select()方法上循环，如果套接字已被接受、已接收数据或已关闭，该方法可以通知您。这允许您在一个线程中与多个客户端通信，而不需要多个线程和同步的开销。

Buffer是NIO的另一个特性，它允许您从读写中访问底层数据，以避免将数据复制到新数组中的开销。

Answer 2

到目前为止，NIO已经太老了，很少有人记得1.4之前的NIO是什么样子的，为了理解NIO的“原因”，您需要知道这一点。

简而言之，到Java1.3为止，所有I/O都是阻塞类型的。更糟糕的是，没有select()系统调用多路I/O的模拟，因此，用Java实现的服务器别无选择，只能采用“每个连接一个线程”的服务策略。

在Java1.4中引入的NIO的基本要点是使传统的UNIX风格的多路复用非阻塞I/O功能在Java中可用。如果您了解如何使用select()或poll()编程来检测一组文件描述符(通常是套接字)上的I/O准备状态，那么您将在NIO中找到所需的服务:对于非阻塞I/O端点使用SocketChannels，对于fdset或pollfd数组使用Selectors。现在，具有线程池或每个线程处理多个连接的服务器成为可能。这就是“额外的”。

Buffer是非阻塞套接字I/O所需的字节数组，特别是在输出/写入端。如果只能立即写入缓冲区的一部分，则使用阻塞I/O，您的线程就会被阻塞，直到整个线程都可以被写入为止。使用非阻塞I/O，您的线程将获得写入多少的返回值，让您来处理下一轮的剩余内容。Buffer通过显式实现生产者/使用者模式来处理这些机械细节，这样可以理解线程和JVM内核将不同步。

Answer 3

即使您使用的是SocketChannels，也必须使用线程池来处理channels。

考虑到场景，您只使用一个线程，它负责轮询select()和处理从Selectors中选择的SocketChannels，如果一个通道需要1秒来处理，并且队列中有10个通道，这意味着您必须在下一个轮询之前等待10秒，这是不可容忍的。因此，应该有一个用于通道处理的线程池。

从这个意义上说，我认为每个客户端的线程阻塞套接字模式并没有太大的不同。主要的区别在于NIO模式，任务较小，更像每个任务的线程，任务可以读、写、处理等等，更详细的是，您可以查看Netty的NioServerSocketChannelFactory实现，它使用一个Boss线程接受连接，并将任务分派到一个工作线程池进行处理。

如果您真的喜欢一个线程，那么底线是至少您应该有一个集合的I/O线程，因为I/O操作通常比指令处理周期慢得多，所以您不希望一个宝贵的线程被I/O阻塞，而这正是NodeJS所做的，使用一个线程接受连接，并且所有的I/O都是异步的，并且由后端I/O线程池并行处理。

是旧的每一个客户端线程死了吗?我不这么认为，NIO编程很复杂，多线程也不是天生的邪恶，请记住，现代操作系统和CPU在多任务处理方面变得越来越好，因此多线程的开销随着时间的推移变得越来越小。