[网络协议]从BIO到NIO

工欲善其事，必先利其器

之前了解了NIOAPI的调用，但还是不理解NIO到底是为什么是非阻塞的？selector选择器到底在选择什么，中间经过了什么？为什么会提出NIO？让我们从BIO开始看起

1.BIO通信过程

BIO模式下，如果只有一个线程在侦听连接，在accept和 read这块都会阻塞，放弃CPU资源，等待OS唤醒。当有线程建立连接，ServerSocket会创建一个Socket和客户端进行通信，读取客户端发送过来的数据。

服务器端

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞

客户端

Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 54188);
socket.getOutputStream().write("aaa".getBytes());

从代码中我们可以发现：

客户端连接上不发送消息，那么线程就一直卡在了read,根本无法接受新的连接请求。

2.read设为非阻塞

我们发现，对面不发消息，我也不能卡死在这块呀，那我将read设置为非阻塞模式，判断一下对端有没有消息发过来，如果有，那我们处理，如果没有，继续监听。

//代码为伪代码
while (true) {
    Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
    accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
    int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
    if (read != 0) {
        //TODO
    }
}

这样就解决了read的阻塞性，这时就可以接受新的连接了，那么，这样真的没有任何问题吗？

如果此时有一个新的客户端连接上来了，此时第一次连接的客户端开始发消息了，那我们怎么去处理呢？这不是接受不到消息了吗？

我们可以用一个List来保存这些client，每次接受到新客户端去轮询它。

//代码为伪代码
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
List<Socket> sockets = new ArrayList<>(); //保存连接的socket

while (true) {
    Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
    accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
    sockets.add(accept); //加入socketlist

    //轮询每个client是否有消息
    for (Socket socket : sockets) {
        int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
        if (read != 0) {
            //TODO
        }
    }
}

这里就又要提出问题了，如果没有新的客户端连接，但是之前连接的客户端又有消息过来了，我们被accept阻塞住了，怎么办呢？

3.accept设为非阻塞

//代码为伪代码
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
serverSocket.configureBlocking(false) //ServerSocket设置为非阻塞
List<Socket> sockets = new ArrayList<>();//保存连接的socket

while (true) {
    Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
    if (accept == null) {
         //轮询每个client是否有消息
        for (Socket socket : sockets) {
            int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
            if (read != 0) {
                //TODO
            }
        }
    } else {
        accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
        sockets.add(accept);
		
         //轮询每个client是否有消息
        for (Socket socket : sockets) {
            int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
            if (read != 0) {
                //TODO
            }
        }
    }
}

如果有连接，加入list，并轮询所有的客户端，如果没有，也对所有的客户端进行轮询，那么可以将这个轮询的过程提到外面

//代码为伪代码
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
serverSocket.configureBlocking(false)//ServerSocket设置为非阻塞
List<Socket> sockets = new ArrayList<>(); //保存连接的socket

while (true) {
     //轮询每个client是否有消息
    for (Socket socket : sockets) {
        int read = socket.getInputStream().read(); //阻塞
        if (read != 0) {
            //TODO
        }
    }
    Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
    if (accept != null) {
        accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
        sockets.add(accept);
    }
}

4.思路整理

1. read和accept设置为非阻塞模式
2. 添加每一个连接上可客户端
3. 轮询每一个客户端

5.NIO

我们可以看出，首先NIO需要将ServerSocket和Socket都可以设置为非阻塞模式的 ----》 ServerSocketChannel和SocketChannel提供了设置非阻塞方法：configureBlocking

其次，添加每一个客户端，并且轮询，这里就引出了Selector,每次接收到新的客户端连接时，将客户端注册进去，通过客户端行为来选择当前有哪些客户端需要处理。

6.补充

1. 之前我们用List轮询，都是Java程序去一次次问操作系统，操作系统说我好了，才会将其结果拿到。我们换一种思路，既然都是操作系统来通知，不如直接交给操作系统就好了，我们只需要询问一下当前有哪些socket已经准备好了。
2. 为什么不采用多线程？如果存在大量连接，但是他们都不发消息，每次轮询都要切换上下文。并且耗费系统资源，一个Selector加ServerSocketChannel就把这样的问题解决了。