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      NIO源码初探

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      NIO源码初探

      2025-03-11 09:35:39 阅读次数:10

      write

       

      先回顾一下创建server与selector的过程

       * 相当于开启一个server端,并绑定为一个端口,用于客户端向此发起请求
       * 其中这个server端,是非阻塞的,selector帮助server端监听事件,并当事件到来时处理事件
      public NIOServerDemo(int port) {
      
          try {
              this.port = port;
              selector = Selector.open();
              //创建 可选择通道并配置为非阻塞式
              //通过open方法创建 服务器套接字 通道
              ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open();
      		server.configureBlocking(false);
      		
              server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);  //注册感兴趣的事件
              server.bind(new InetSocketAddress(this.port)); //绑定指定端口
          } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
          }
      }
      

       
      先从Selector的open方法开始看,我们看java.nio.channels.Selector类的源码。看看open做了哪些事情:

      一. Selector.open();

      open来创建Selector

      selector = Selector.open();
      
      
      public static Selector open() throws IOException {
          return SelectorProvider.provider().openSelector();
      }
      

       
      SelectorProvider.provider() 提供默认的selector

      public static SelectorProvider provider() {
          synchronized (lock) {
          //保证了整个Server程序中只有一个KQueueSelectorProvider对象
              if (provider != null)
                  return provider;
              return AccessController.doPrivileged(
                  new PrivilegedAction<SelectorProvider>() {
                      public SelectorProvider run() {
                              if (loadProviderFromProperty())
                                  return provider;
                              if (loadProviderAsService())
                                  return provider;
         //会根据操作系统来返回不同的实现类,mac平台返回KQueueSelectorProvider
                              provider = sun.nio.ch.DefaultSelectorProvider.create();
                              return provider;
                          }
                      });
          }
      }
      

      DefaultSelectorProvider.create默认会创建KQueueSelectorProvider(mac环境下)

      public static SelectorProvider create() {
          return new KQueueSelectorProvider();
      }
      

      看看 new KQueueSelectorProvider(); 做了哪些事情

      KQueueSelectorImpl(SelectorProvider var1) {
          super(var1);
          //关键方法
          long var2 = IOUtil.makePipe(false);
          //移位处理。
          this.fd0 = (int)(var2 >>> 32);
          this.fd1 = (int)var2;
      
          try {
              this.kqueueWrapper = new KQueueArrayWrapper();
              this.kqueueWrapper.initInterrupt(this.fd0, this.fd1);
              this.fdMap = new HashMap();
              this.totalChannels = 1;
          } catch (Throwable var8) {
              try {
                  FileDispatcherImpl.closeIntFD(this.fd0);
              } catch (IOException var7) {
                  var8.addSuppressed(var7);
              }
      
              try {
                  FileDispatcherImpl.closeIntFD(this.fd1);
              } catch (IOException var6) {
                  var8.addSuppressed(var6);
              }
      
              throw var8;
          }
      }
      

      IOUtil.makePipe(true)是一个本地方法。它返回两个文件描述符:高位存放的是通道read端的文件描述符,低32位存放的是write端的文件描述符。

       long var2 = IOUtil.makePipe(false);
       this.fd0 = (int)(var2 >>> 32);
       this.fd1 = (int)var2;
      

       
      把返回的pipe的write端的FD、read端的FD放在this.kqueueWrapper中(后面会发现这么做是为了实现Selector的wakeup())。

      this.kqueueWrapper = new KQueueArrayWrapper();
      this.kqueueWrapper.initInterrupt(this.fd0, this.fd1);
      

      二. ServerSocketChannel.open()

      ServerSocketChannel的实现:

      public static ServerSocketChannel open() throws IOException {
          return SelectorProvider.provider().openServerSocketChannel();
      }
      
      
      public ServerSocketChannel openServerSocketChannel() throws IOException {
          return new ServerSocketChannelImpl(this);
      }
      
      
      ServerSocketChannelImpl(SelectorProvider var1) throws IOException {
          super(var1);
          this.fd = Net.serverSocket(true);
          this.fdVal = IOUtil.fdVal(this.fd);
          this.state = 0;
      }
      

      super(var1); 中var1代表SelectorProvider,而默认的SelectorProvider是KQueueSelectorProvider。 ing

      三. serverChannel.register()

      接着通过serverChannel.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);把Selector和Channel绑定在一起,也就是把新建ServerSocketChannel时创建的FD与Selector绑定在一起。

       
      到此,Server端已启动完成,主要创建了以下对象。

      1. KQueueSelector:为单例对象,实际上是调用操作系统的API。
      2. KQueueSelectorImpl中包含如下内容。
        a. IOUtil.makePipe:其实就是创建两个FD,一个是read端的,一个是write端的)。
        b. initInterrupt(this.fd0, this.fd1):保存Selector上注册的FD,包括pipe的write端FD和ServerSocketChannel所用的FD。

      四. selector.select()

      selector.select()主要调用了KQueueSelectorImpl的doSelect

      protected int doSelect(long var1) throws IOException {
          boolean var3 = false;
          if (this.closed) {
              throw new ClosedSelectorException();
          } else {
              this.processDeregisterQueue();
      
              int var7;
              try {
                  this.begin();
                  var7 = this.kqueueWrapper.poll(var1);
              } finally {
                  this.end();
              }
      
              this.processDeregisterQueue();
              return this.updateSelectedKeys(var7);
          }
      }
      

      this.kqueueWrapper.poll()是核心,也就是轮询kqueueWrapper中保存的FD;具体实现是调用native方法kevent0()。

       var7 = this.kqueueWrapper.poll(var1);
       
       
       int poll(long var1) {
          this.updateRegistrations();
          int var3 = this.kevent0(this.kq, this.keventArrayAddress, 128, var1);
          return var3;
      }
      
      private native int kevent0(int var1, long var2, int var4, long var5);
      

      顺便看看findNative的逻辑

      // Invoked in the VM class linking code.
      static long findNative(ClassLoader loader, String name) {
          Vector<NativeLibrary> libs =
              loader != null ? loader.nativeLibraries : systemNativeLibraries;
          synchronized (libs) {
              int size = libs.size();
              for (int i = 0; i < size; i++) {
                  NativeLibrary lib = libs.elementAt(i);
                  long entry = lib.find(name);
                  if (entry != 0)
                      return entry;
              }
          }
          return 0;
      }
      

      kevent0.()会监听kqueueWrapper中的FD有没有数据进出,这会造成I/O阻塞,直到有数据读写事件发生。

      比如,由于kqueueWrapper中保存的也有ServerSocketChannel的FD,所以只要ClientSocket发一份数据到ServerSocket,那么kevent0()就会返回;
      又由于kqueueWrapper中保存的也有pipe的write端的FD,所以只要pipe的write端向FD发一份数据,也会造成poll0()返回;
       
      如果这两种情况都没有发生,那么kevent0()就会一直阻塞,也就是selector.select()会一直阻塞;
      如果有任何一种情况发生,那么selector.select()就会返回,所以在OperationServer的run()里要用while(true),这样可以保证在Selector接收数据并处理完后继续监听poll()。

       
       
      KQueueSelectorImpl.wakeup()

      public Selector wakeup() {
          synchronized(this.interruptLock) {
              if (!this.interruptTriggered) {
                  this.kqueueWrapper.interrupt();
                  this.interruptTriggered = true;
              }
      
              return this;
          }
      }
      

      wakeup()通过pipe的write端send(scoutFd,&byte,1,0)发送一个字节1来唤醒poll()的,所以在需要的时候(when ing )就可以调用selector.wakeup()来唤醒Selector。

      版权声明:本文内容来自第三方投稿或授权转载,原文地址:https://blog.csdn.net/hiliang521/article/details/131217363,作者:roman_日积跬步-终至千里,版权归原作者所有。本网站转在其作品的目的在于传递更多信息,不拥有版权,亦不承担相应法律责任。如因作品内容、版权等问题需要同本网站联系,请发邮件至ctyunbbs@chinatelecom.cn沟通。

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