折腾了我一周，原来Netty网络编程就是这么个破玩意儿！！！

旧城等待， 2023-10-03 22:49 25阅读 0赞

### 1、阻塞 ###

*  阻塞模式下，相关方法都会导致线程暂停
    
     *  ServerSocketChannel.accept 会在没有连接建立时让线程暂停
     *  SocketChannel.read 会在通道中没有数据可读时让线程暂停
     *  阻塞的表现其实就是线程暂停了，暂停期间不会占用 cpu，但线程相当于闲置
 *  单线程下，阻塞方法之间相互影响，几乎不能正常工作，需要多线程支持
 *  但多线程下，有新的问题，体现在以下方面
    
     *  32 位 jvm 一个线程 320k，64 位 jvm 一个线程 1024k，如果连接数过多，必然导致 OOM，并且线程太多，反而会因为频繁上下文切换导致性能降低
     *  可以采用线程池技术来减少线程数和线程上下文切换，但治标不治本，如果有很多连接建立，但长时间 inactive，会阻塞线程池中所有线程，因此不适合长连接，只适合短连接

**服务端代码**

public class Server {
        public static void main(String[] args) {
            // 创建缓冲区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
            // 获得服务器通道
            try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                // 为服务器通道绑定端口
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                // 用户存放连接的集合
                ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
                // 循环接收连接
                while (true) {
                    System.out.println("before connecting...");
                    // 没有连接时，会阻塞线程
                    SocketChannel socketChannel = server.accept();
                    System.out.println("after connecting...");
                    channels.add(socketChannel);
                    // 循环遍历集合中的连接
                    for(SocketChannel channel : channels) {
                        System.out.println("before reading");
                        // 处理通道中的数据
                        // 当通道中没有数据可读时，会阻塞线程
                        channel.read(buffer);
                        buffer.flip();
                        ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                        buffer.clear();
                        System.out.println("after reading");
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    复制代码

客户端代码

public class Client {
        public static void main(String[] args) {
            try (SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open()) {
                // 建立连接
                socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
                System.out.println("waiting...");
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    复制代码

运行结果

*  客户端 - 服务器建立连接前：服务器端因 accept 阻塞

![format_png][]

*  客户端 - 服务器建立连接后，客户端发送消息前：服务器端因通道为空被阻塞

![format_png 1][]

*  客户端发送数据后，服务器处理通道中的数据。再次进入循环时，再次被 accept 阻塞

![format_png 2][]

*  之前的客户端再次发送消息，**服务器端因为被 accept 阻塞**，无法处理之前客户端发送到通道中的信息

![format_png 3][]

### 2、非阻塞 ###

*  可以通过 ServerSocketChannel 的 configureBlocking (false) 方法将 获得连接设置为非阻塞的。此时若没有连接，accept 会返回 null
 *  可以通过 SocketChannel 的 configureBlocking (false) 方法将从通道中 读取数据设置为非阻塞的。若此时通道中没有数据可读，read 会返回 - 1

服务器代码如下

public class Server {
        public static void main(String[] args) {
            // 创建缓冲区
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
            // 获得服务器通道
            try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                // 设置为非阻塞模式，没有连接时返回null，不会阻塞线程
                server.configureBlocking(false);
                // 为服务器通道绑定端口
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                // 用户存放连接的集合
                ArrayList<SocketChannel> channels = new ArrayList<>();
                // 循环接收连接
                while (true) {
                    
                  
                    SocketChannel socketChannel = server.accept();
                    // 通道不为空时才将连接放入到集合中
                    if (socketChannel != null) {
                        System.out.println("after connecting...");
                        channels.add(socketChannel);
                    }
                    // 循环遍历集合中的连接
                    for(SocketChannel channel : channels) {
                        // 处理通道中的数据
                        // 设置为非阻塞模式，若通道中没有数据，会返回0，不会阻塞线程
                        channel.configureBlocking(false);
                        int read = channel.read(buffer);
                        if(read > 0) {
                            buffer.flip();
                            ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                            buffer.clear();
                            System.out.println("after reading");
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    复制代码

这样写存在一个问题，因为设置为了非阻塞，会一直执行 while (true) 中的代码，CPU 一直处于忙碌状态，会使得性能变低，所以实际情况中不使用这种方法处理请求

### 3、Selector ###

**多路复用**

单线程可以配合 Selector 完成对多个 Channel 可读写事件的监控，这称之为多路复用

*  **多路复用仅针对网络 IO**，普通文件 IO **无法**利用多路复用
 *  如果不用 Selector 的非阻塞模式，线程大部分时间都在做无用功，而 Selector 能够保证
    
     *  有可连接事件时才去连接
     *  有可读事件才去读取
     *  有可写事件才去写入
        
         *  限于网络传输能力，Channel 未必时时可写，一旦 Channel 可写，会触发 Selector 的可写事件

### 4、使用及 Accpet 事件 ###

要使用 Selector 实现多路复用，服务端代码如下改进

public class SelectServer {
        public static void main(String[] args) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
            // 获得服务器通道
            try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                // 创建选择器
                Selector selector = Selector.open();
                
                // 通道必须设置为非阻塞模式
                server.configureBlocking(false);
                // 将通道注册到选择器中，并设置感兴趣的事件
                server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                while (true) {
                    // 若没有事件就绪，线程会被阻塞，反之不会被阻塞。从而避免了CPU空转
                    // 返回值为就绪的事件个数
                    int ready = selector.select();
                    System.out.println("selector ready counts : " + ready);
                    
                    // 获取所有事件
                    Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                    
                    // 使用迭代器遍历事件
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        
                        // 判断key的类型
                        if(key.isAcceptable()) {
                            // 获得key对应的channel
                            ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                            System.out.println("before accepting...");
                            
            				// 获取连接并处理，而且是必须处理，否则需要取消
                            SocketChannel socketChannel = channel.accept();
                            System.out.println("after accepting...");
                            
                            // 处理完毕后移除
                            iterator.remove();
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    复制代码

步骤解析

*  获得选择器 Selector

Selector selector = Selector.open();
    复制代码

*  将通道设置为非阻塞模式，并注册到选择器中，并设置感兴趣的事件
    
     *  channel 必须工作在非阻塞模式
     *  FileChannel 没有非阻塞模式，因此不能配合 selector 一起使用
     *  绑定的事件类型可以有
        
         *  connect - 客户端连接成功时触发
 *  accept - 服务器端成功接受连接时触发
    
     *  read - 数据可读入时触发，有因为接收能力弱，数据暂不能读入的情况
 *  write - 数据可写出时触发，有因为发送能力弱，数据暂不能写出的情况

// 通道必须设置为非阻塞模式
    server.configureBlocking(false);
    // 将通道注册到选择器中，并设置感兴趣的实践
    server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    复制代码

*  通过 Selector 监听事件，并获得就绪的通道个数，若没有通道就绪，线程会被阻塞
    
     *  阻塞直到绑定事件发生
        
            int count = selector.select();
            复制代码
     *  阻塞直到绑定事件发生，**或是超时**（时间单位为 ms）
        
            int count = selector.select(long timeout);
            复制代码
     *  **不会阻塞**，也就是不管有没有事件，立刻返回，自己根据返回值检查是否有事件
        
            int count = selector.selectNow();
            复制代码
 *  获取就绪事件并得到对应的通道，然后进行处理

// 获取所有事件
    Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                    
    // 使用迭代器遍历事件
    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
    
    while (iterator.hasNext()) {
    	SelectionKey key = iterator.next();
                        
    	// 判断key的类型，此处为Accept类型
    	if(key.isAcceptable()) {
            // 获得key对应的channel
            ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
    
            // 获取连接并处理，而且是必须处理，否则需要取消
            SocketChannel socketChannel = channel.accept();
    
            // 处理完毕后移除
            iterator.remove();
    	}
    }
    复制代码

**事件发生后能否不处理**

事件发生后，**要么处理，要么取消（cancel）**，不能什么都不做，**否则下次该事件仍会触发**，这是因为 nio 底层使用的是水平触发

### 5、Read 事件 ###

*  在 Accept 事件中，若有客户端与服务器端建立了连接，需要将其对应的 SocketChannel 设置为非阻塞，并注册到选择其中 添加 Read 事件，触发后进行读取操作
 *  添加 Read 事件，触发后进行读取操作

public class SelectServer {
        public static void main(String[] args) {
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
            // 获得服务器通道
            try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                // 创建选择器
                Selector selector = Selector.open();
                // 通道必须设置为非阻塞模式
                server.configureBlocking(false);
                // 将通道注册到选择器中，并设置感兴趣的实践
                server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                // 为serverKey设置感兴趣的事件
                while (true) {
                    // 若没有事件就绪，线程会被阻塞，反之不会被阻塞。从而避免了CPU空转
                    // 返回值为就绪的事件个数
                    int ready = selector.select();
                    System.out.println("selector ready counts : " + ready);
                    // 获取所有事件
                    Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                    // 使用迭代器遍历事件
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        // 判断key的类型
                        if(key.isAcceptable()) {
                            // 获得key对应的channel
                            ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                            System.out.println("before accepting...");
                            // 获取连接
                            SocketChannel socketChannel = channel.accept();
                            System.out.println("after accepting...");
                            // 设置为非阻塞模式，同时将连接的通道也注册到选择其中
                            socketChannel.configureBlocking(false);
                            socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                            // 处理完毕后移除
                            iterator.remove();
                        } else if (key.isReadable()) {
                            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                            System.out.println("before reading...");
                            channel.read(buffer);
                            System.out.println("after reading...");
                            buffer.flip();
                            ByteBufferUtil.debugRead(buffer);
                            buffer.clear();
                            // 处理完毕后移除
                            iterator.remove();
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    复制代码

删除事件

当处理完一个事件后，一定要调用迭代器的 remove 方法移除对应事件，否则会出现错误。原因如下

以我们上面的 Read 事件 的代码为例

*  当调用了 server.register (selector, SelectionKey.OP\_ACCEPT) 后，Selector 中维护了一个集合，**用于存放 SelectionKey 以及其对应的通道**
    
        // WindowsSelectorImpl 中的 SelectionKeyImpl数组
        private SelectionKeyImpl[] channelArray = new SelectionKeyImpl[8];
        复制代码
    
        public class SelectionKeyImpl extends AbstractSelectionKey {
            // Key对应的通道
            final SelChImpl channel;
            ...
        }
        复制代码

![format_png 4][]

*  当**选择器中的通道对应的事件发生后**，selecionKey 会被放到另一个集合中，但是 **selecionKey 不会自动移除**，所以需要我们在处理完一个事件后，通过迭代器手动移除其中的 selecionKey。否则会导致已被处理过的事件再次被处理，就会引发错误

![format_png 5][]

断开处理

当客户端与服务器之间的连接断开时，**会给服务器端发送一个读事件**，对异常断开和正常断开需要加以不同的方式进行处理

*  正常断开
    
     *  正常断开时，服务器端的 channel.read (buffer) 方法的返回值为 - 1，所以当结束到返回值为 - 1 时，需要调用 key 的 cancel 方法取消此事件，并在取消后移除该事件
        
            int read = channel.read(buffer);
            // 断开连接时，客户端会向服务器发送一个写事件，此时read的返回值为-1
            if(read == -1) {
                // 取消该事件的处理
            	key.cancel();
                channel.close();
            } else {
                ...
            }
            // 取消或者处理，都需要移除key
            iterator.remove();
            复制代码
 *  异常断开
    
     *  异常断开时，会抛出 IOException 异常， 在 try-catch 的 catch 块中捕获异常并调用 key 的 cancel 方法即可

消息边界

不处理消息边界存在的问题

将缓冲区的大小设置为 4 个字节，发送 2 个汉字（你好），通过 decode 解码并打印时，会出现乱码

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(4);
    // 解码并打印
    System.out.println(StandardCharsets.UTF_8.decode(buffer));
    你�
    ��
    复制代码

这是因为 UTF-8 字符集下，1 个汉字占用 3 个字节，此时缓冲区大小为 4 个字节，一次读时间无法处理完通道中的所有数据，所以一共会触发两次读事件。这就导致 你好 的 好 字被拆分为了前半部分和后半部分发送，解码时就会出现问题

处理消息边界

传输的文本可能有以下三种情况

*  文本大于缓冲区大小
    
     *  此时需要将缓冲区进行扩容
 *  发生半包现象
 *  发生粘包现象

![format_png 6][]

解决思路大致有以下三种

*  固定消息长度，数据包大小一样，服务器按预定长度读取，当发送的数据较少时，需要将数据进行填充，直到长度与消息规定长度一致。缺点是浪费带宽
 *  另一种思路是按分隔符拆分，缺点是效率低，需要一个一个字符地去匹配分隔符
 *  TLV 格式，即 Type 类型、Length 长度、Value 数据
    
    （也就是在消息开头用一些空间存放后面数据的长度），如 HTTP 请求头中的 Content-Type 与 Content-Length
    
    。类型和长度已知的情况下，就可以方便获取消息大小，分配合适的 buffer，缺点是 buffer 需要提前分配，如果内容过大，则影响 server 吞吐量
    
     *  Http 1.1 是 TLV 格式
 *  Http 2.0 是 LTV 格式

![format_png 7][]

下文的消息边界处理方式为**第二种：按分隔符拆分**

**附件与扩容**

Channel 的 register 方法还有**第三个参数**：附件，可以向其中放入一个 Object 类型的对象，该对象会与登记的 Channel 以及其对应的 SelectionKey 绑定，可以从 SelectionKey 获取到对应通道的附件

public final SelectionKey register(Selector sel, int ops, Object att)
    复制代码

可通过 SelectionKey 的 **attachment () 方法获得附件**

ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
    复制代码

我们需要在 Accept 事件发生后，将通道注册到 Selector 中时，**对每个通道添加一个 ByteBuffer 附件**，让每个通道发生读事件时都使用自己的通道，避免与其他通道发生冲突而导致问题

// 设置为非阻塞模式，同时将连接的通道也注册到选择其中，同时设置附件
    socketChannel.configureBlocking(false);
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
    // 添加通道对应的Buffer附件
    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer);
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当 Channel 中的数据大于缓冲区时，需要对缓冲区进行扩容操作。此代码中的扩容的判定方法： **Channel 调用 compact 方法后，的 position 与 limit 相等，说明缓冲区中的数据并未被读取（容量太小），此时创建新的缓冲区，其大小扩大为两倍。同时还要将旧缓冲区中的数据拷贝到新的缓冲区中，同时调用 SelectionKey 的 attach 方法将新的缓冲区作为新的附件放入 SelectionKey 中**

// 如果缓冲区太小，就进行扩容
    if (buffer.position() == buffer.limit()) {
        ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity()*2);
        // 将旧buffer中的内容放入新的buffer中
        ewBuffer.put(buffer);
        // 将新buffer作为附件放到key中
        key.attach(newBuffer);
    }
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改造后的服务器代码如下

public class SelectServer {
        public static void main(String[] args) {
            // 获得服务器通道
            try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                // 创建选择器
                Selector selector = Selector.open();
                // 通道必须设置为非阻塞模式
                server.configureBlocking(false);
                // 将通道注册到选择器中，并设置感兴趣的事件
                server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                // 为serverKey设置感兴趣的事件
                while (true) {
                    // 若没有事件就绪，线程会被阻塞，反之不会被阻塞。从而避免了CPU空转
                    // 返回值为就绪的事件个数
                    int ready = selector.select();
                    System.out.println("selector ready counts : " + ready);
                    // 获取所有事件
                    Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                    // 使用迭代器遍历事件
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                    
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        iterator.remove();
                        // 判断key的类型
                        if(key.isAcceptable()) {
                            // 获得key对应的channel
                            ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                            System.out.println("before accepting...");
                            // 获取连接
                            SocketChannel socketChannel = channel.accept();
                            System.out.println("after accepting...");
                            // 设置为非阻塞模式，同时将连接的通道也注册到选择其中，同时设置附件
                            socketChannel.configureBlocking(false);
                            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                            socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, buffer);
                            
                            
                        } else if (key.isReadable()) {
                            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                            System.out.println("before reading...");
                            // 通过key获得附件（buffer）
                            ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                            int read = channel.read(buffer);
                            if(read == -1) {
                                key.cancel();
                                channel.close();
                            } else {
                                // 通过分隔符来分隔buffer中的数据
                                split(buffer);
                                // 如果缓冲区太小，就进行扩容
                                if (buffer.position() == buffer.limit()) {
                                    ByteBuffer newBuffer = ByteBuffer.allocate(buffer.capacity()*2);
                                    // 将旧buffer中的内容放入新的buffer中
                                    buffer.flip();
                                    newBuffer.put(buffer);
                                    // 将新buffer放到key中作为附件
                                    key.attach(newBuffer);
                                }
                            }
                            System.out.println("after reading...");
                           
                           
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        private static void split(ByteBuffer buffer) {
            buffer.flip();
            for(int i = 0; i < buffer.limit(); i++) {
                // 遍历寻找分隔符
                // get(i)不会移动position
                if (buffer.get(i) == '\n') {
                    // 缓冲区长度
                    int length = i+1-buffer.position();
                    ByteBuffer target = ByteBuffer.allocate(length);
                    // 将前面的内容写入target缓冲区
                    for(int j = 0; j < length; j++) {
                        // 将buffer中的数据写入target中
                        target.put(buffer.get());
                    }
                    // 打印结果
                    ByteBufferUtil.debugAll(target);
                }
            }
            // 切换为写模式，但是缓冲区可能未读完，这里需要使用compact
            buffer.compact();
        }
    }
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ByteBuffer 的大小分配

*  每个 channel 都需要记录可能被切分的消息，因为 ByteBuffer 不能被多个 channel 共同使用，因此需要为每个 channel 维护一个独立的 ByteBuffer
 *  ByteBuffer 不能太大，比如一个 ByteBuffer 1Mb 的话，要支持百万连接就要 1Tb 内存，因此需要设计大小可变的 ByteBuffer
 *  分配思路可以参考
    
     *  一种思路是首先分配一个较小的 buffer，例如 4k，如果发现数据不够，再分配 8k 的 buffer，将 4k buffer 内容拷贝至 8k buffer，优点是消息连续容易处理，缺点是数据拷贝耗费性能
     *  另一种思路是用多个数组组成 buffer，一个数组不够，把多出来的内容写入新的数组，与前面的区别是消息存储不连续解析复杂，优点是避免了拷贝引起的性能损耗

#### 6、Write 事件 ####

服务器通过 Buffer 向通道中写入数据时，**可能因为通道容量小于 Buffer 中的数据大小，导致无法一次性将 Buffer 中的数据全部写入到 Channel 中，这时便需要分多次写入**，具体步骤如下

*  执行一次写操作，向将 buffer 中的内容写入到 SocketChannel 中，然后判断 Buffer 中是否还有数据
 *  若 Buffer 中还有数据，则**需要将 SockerChannel 注册到 Seletor 中，并关注写事件，同时将未写完的 Buffer 作为附件一起放入到 SelectionKey 中**

int write = socket.write(buffer);
    // 通道中可能无法放入缓冲区中的所有数据
    if (buffer.hasRemaining()) {
        // 注册到Selector中，关注可写事件，并将buffer添加到key的附件中
        socket.configureBlocking(false);
        socket.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, buffer);
    }
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*  添加写事件的相关操作 key.isWritable()，对 Buffer 再次进行写操作
    
     *  每次写后需要判断 Buffer 中是否还有数据（是否写完）。**若写完，需要移除 SelecionKey 中的 Buffer 附件，避免其占用过多内存，同时还需移除对写事件的关注**

SocketChannel socket = (SocketChannel) key.channel();
    // 获得buffer
    ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
    // 执行写操作
    int write = socket.write(buffer);
    System.out.println(write);
    // 如果已经完成了写操作，需要移除key中的附件，同时不再对写事件感兴趣
    if (!buffer.hasRemaining()) {
        key.attach(null);
        key.interestOps(0);
    }
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整体代码如下

public class WriteServer {
        public static void main(String[] args) {
            try(ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                server.configureBlocking(false);
                Selector selector = Selector.open();
                server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                while (true) {
                    selector.select();
                    Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        // 处理后就移除事件
                        iterator.remove();
                        if (key.isAcceptable()) {
                            // 获得客户端的通道
                            SocketChannel socket = server.accept();
                            // 写入数据
                            StringBuilder builder = new StringBuilder();
                            for(int i = 0; i < 500000000; i++) {
                                builder.append("a");
                            }
                            ByteBuffer buffer = StandardCharsets.UTF_8.encode(builder.toString());
                            // 先执行一次Buffer->Channel的写入，如果未写完，就添加一个可写事件
                            int write = socket.write(buffer);
                            System.out.println(write);
                            // 通道中可能无法放入缓冲区中的所有数据
                            if (buffer.hasRemaining()) {
                                // 注册到Selector中，关注可写事件，并将buffer添加到key的附件中
                                socket.configureBlocking(false);
                                socket.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE, buffer);
                            }
                        } else if (key.isWritable()) {
                            SocketChannel socket = (SocketChannel) key.channel();
                            // 获得buffer
                            ByteBuffer buffer = (ByteBuffer) key.attachment();
                            // 执行写操作
                            int write = socket.write(buffer);
                            System.out.println(write);
                            // 如果已经完成了写操作，需要移除key中的附件，同时不再对写事件感兴趣
                            if (!buffer.hasRemaining()) {
                                key.attach(null);
                                key.interestOps(0);
                            }
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
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#### 7、优化 ####

**多线程优化**

充分利用多核 CPU，分两组选择器

*  单线程配一个选择器（Boss），**专门处理 accept 事件**
 *  创建 cpu 核心数的线程（Worker），**每个线程配一个选择器，轮流处理 read 事件**

实现思路

*  创建一个负责处理 Accept 事件的 Boss 线程，与多个负责处理 Read 事件的 Worker 线程
 *  Boss 线程执行的操作
    
     *  接受并处理 Accepet 事件，当 Accept 事件发生后，调用 Worker 的 register (SocketChannel socket) 方法，让 Worker 去处理 Read 事件，其中需要根据标识 robin 去判断将任务分配给哪个 Worker
        
            // 创建固定数量的Worker
            Worker[] workers = new Worker[4];
            // 用于负载均衡的原子整数
            AtomicInteger robin = new AtomicInteger(0);
            // 负载均衡，轮询分配Worker
            workers[robin.getAndIncrement()% workers.length].register(socket);
            复制代码
     *  register (SocketChannel socket) 方法会通过同步队列完成 Boss 线程与 Worker 线程之间的通信，让 SocketChannel 的注册任务被 Worker 线程执行。添加任务后需要调用 selector.wakeup () 来唤醒被阻塞的 Selector
        
            public void register(final SocketChannel socket) throws IOException {
                // 只启动一次
                if (!started) {
                   // 初始化操作
                }
                // 向同步队列中添加SocketChannel的注册事件
                // 在Worker线程中执行注册事件
                queue.add(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            socket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                        } catch (IOException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
                // 唤醒被阻塞的Selector
                // select类似LockSupport中的park，wakeup的原理类似LockSupport中的unpark
                selector.wakeup();
            }
            复制代码
 *  Worker 线程执行的操作
    
     *  从同步队列中获取注册任务，并处理 Read 事件

实现代码

public class ThreadsServer {
        public static void main(String[] args) {
            try (ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open()) {
                // 当前线程为Boss线程
                Thread.currentThread().setName("Boss");
                server.bind(new InetSocketAddress(8080));
                // 负责轮询Accept事件的Selector
                Selector boss = Selector.open();
                server.configureBlocking(false);
                server.register(boss, SelectionKey.OP_ACCEPT);
                // 创建固定数量的Worker
                Worker[] workers = new Worker[4];
                // 用于负载均衡的原子整数
                AtomicInteger robin = new AtomicInteger(0);
                for(int i = 0; i < workers.length; i++) {
                    workers[i] = new Worker("worker-"+i);
                }
                while (true) {
                    boss.select();
                    Set<SelectionKey> selectionKeys = boss.selectedKeys();
                    Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                    while (iterator.hasNext()) {
                        SelectionKey key = iterator.next();
                        iterator.remove();
                        // BossSelector负责Accept事件
                        if (key.isAcceptable()) {
                            // 建立连接
                            SocketChannel socket = server.accept();
                            System.out.println("connected... ");
                            socket.configureBlocking(false);
                            // socket注册到Worker的Selector中
                            System.out.println("before read...");
                            // 负载均衡，轮询分配Worker
                            workers[robin.getAndIncrement()% workers.length].register(socket);
                            System.out.println("after read...");
                        }
                    }
                }
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
        static class Worker implements Runnable {
            private Thread thread;
            private volatile Selector selector;
            private String name;
            private volatile boolean started = false;
            /**
             * 同步队列，用于Boss线程与Worker线程之间的通信
             */
            private ConcurrentLinkedQueue<Runnable> queue;
    
            public Worker(String name) {
                this.name = name;
            }
    
            public void register(final SocketChannel socket) throws IOException {
                // 只启动一次
                if (!started) {
                    thread = new Thread(this, name);
                    selector = Selector.open();
                    queue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
                    thread.start();
                    started = true;
                }
                
                // 向同步队列中添加SocketChannel的注册事件
                // 在Worker线程中执行注册事件
                queue.add(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        try {
                            socket.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                        } catch (IOException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
                // 唤醒被阻塞的Selector
                // select类似LockSupport中的park，wakeup的原理类似LockSupport中的unpark
                selector.wakeup();
            }
    
            @Override
            public void run() {
                while (true) {
                    try {
                        selector.select();
                        // 通过同步队列获得任务并运行
                        Runnable task = queue.poll();
                        if (task != null) {
                            // 获得任务，执行注册操作
                            task.run();
                        }
                        Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
                        Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
                        while(iterator.hasNext()) {
                            SelectionKey key = iterator.next();
                            iterator.remove();
                            // Worker只负责Read事件
                            if (key.isReadable()) {
                                // 简化处理，省略细节
                                SocketChannel socket = (SocketChannel) key.channel();
                                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
                                socket.read(buffer);
                                buffer.flip();
                                ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
                            }
                        }
                    } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        }
    }

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