- 同步和异步
同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步指的是用户进程触发IO 操作并等待或者轮询的去查看IO 操作是否就绪，而异步是指用户进程触发IO 操作以后便开始做自己的事情，而当IO 操作已经完成的时候会得到IO 完成的通知。 - 阻塞和非阻塞
阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操作的就绪状态来采取的不同方式，说白了是一种读取或者写入操作方法的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入方法会立即返回一个状态值。
总结： 同步异步与阻塞非阻塞的主要区别是针对对象不同。
同步异步是针对调用者来说的。
同步与异步：针对数据访问的方式，程序是主动去询问操作系统数据准备好了么，还是操作系统在数据准备好的时候通知程序。
阻塞非阻塞是针对被调用者来说的。
阻塞与非阻塞：针对函数（程序）运行的方式，在IO未就绪时，是等待就绪还是直接返回（执行别的操作）。比如: 被调用者收到一个请求后，做完请求任务后才给出反馈就是阻塞，收到请求直接给出反馈再去做任务就是非阻塞。
IO多路复用是同步阻塞模型还是异步阻塞模型？
同步是需要主动等待消息通知，而异步则是被动接收消息通知，通过回调、通知、状态等方式来被动获取消息。IO多路复用在阻塞到select阶段时，用户进程是主动等待并调用select函数获取数据就绪状态消息，并且其进程状态为阻塞。所以，把IO多路复用归为同步阻塞模式。
如果数据没有准备就绪，就一直等待，直到数据准备就绪；整个进程会被阻塞。
典型的阻塞IO模型的例子为: data = socket.read();如果数据没有就绪，就会一直阻塞在 read()方法。
非阻塞IO需不断询问内核是否已经准备好数据，非阻塞虽然不用等待但是一直占用CPU。
典型的非阻塞IO模型一般如下：
while(true){
data = socket.read();
if(data != error){
// 处理数据 break;
}
}
非阻塞IO又一个非常严重的问题，在while 循环中需要不断的去询问内核数据是否就绪，这样会导致CPU占用率非常高，因此一般情况下很少使用while循环这种方式来读取数据。
多路复用IO/NIO多路复用IO模型是目前使用的比较多的模型。Java NIO实际上就是多路复用IO，在多路复用IO模型中会有一个线程不断去轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件时，才真正调用实际的IO读写操作。
在Java NIO中，是通过 selector.select()去查询每个通道是否有达到事件，如果没有事件，则一直阻塞在那里，因此这种方式会导致用户线程的阻塞。
多路复用IO为何比非阻塞IO模型的效率高？是因为在非阻塞IO中，不断的询问socket状态时通过用户线程去进行的，而在多路复用IO中，轮询每个socket状态是内核在进行的，这个效率要比用户线程要高的多。
信号驱动IO模型在信号驱动IO模型中，当用户线程发起一个IO请求操作，会给对应的socket注册一个信号函数，然后用户线程会继续执行，当内核数据就绪时会发送一个信号给用户线程，用户线程接收到信号之后，便在信号函数中调用IO读写操作来进行实际的IO请求操作。
异步IO模型（asynchronous I/O）异步IO模型才是最理想的IO模型，在异步IO模型中，当用户线程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事情。而另一方面，从内核的角度，当它受到一个asynchronout read之后，它会立刻返回，说明read请求已经成功发起来，因此不会对用户线程产生任何block。然后，内核会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户线程，当这一切都完成之后，内核会给用户线程发送一个信号，告诉它read操作完成了。
也就是说用户线程完全不需要实际的整个IO操作是如何进行的，只需要发起一个请求，当接收内核返回的成功信号时表示IO操作已完成，可以直接去使用数据了。也就是说在异步IO模型中，IO操作的两个阶段都不会阻塞用户线程，这两个阶段都是由内核自动完成，然后发送一个信号告知用户线程操作已完成。用户线程中不需要再次调用IO函数进行具体的读写。这点是和信号驱动模型有所不同的，在信号驱动模型中，当用户线程接收到信号表示数据已经就绪，然后需要用户线程调用IO函数进行实际的读写操作；而在异步IO模型中，收到信号表示IO操作已经完成，不需要再在用户线程中调用IO函数进行实际的读写操作。注意，异步IO是需要操作系统的底层支持，在Java 7中，提供了Asynchronous IO。
工作原理核心就2个概念 ，一个是 Selector（选择器），一个是通道Channel
- Selector（选择器）
其中select 调用可能是阻塞的，也可以是非阻塞的。但是read/write是非阻塞的！
源码关键字： Selector、SelectableChannel
- 通道Channel
主要实现类：
FileChannel:用于读取、写入、映射和操作文件的通道。
DatagramChannel:通过UDP读写网络中的数据通道。
SocketChannel:通过tcp读写网络中的数据。
ServerSocketChannel:可以监听新进来的tcp连接，对每一个连接都创建一个SocketChannel。
Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架。Netty 提供异步的、基于事件驱动的网络应用程序框架，用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序,是目前最流行的 NIO 框架，Netty 在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等获得了广泛的应用，知名的 Elasticsearch 、Dubbo 框架内部都采用了 Netty。
1、netty服务端
package com.yy.nettydemo.server;
import com.yy.nettydemo.config.WebSocketChannelConfig;
import com.yy.nettydemo.eneity.Netty;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.ChannelFuture;
import io.netty.channel.EventLoopGroup;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.logging.LogLevel;
import io.netty.handler.logging.LoggingHandler;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import org.springframework.beans.factory.annotation.Autowired;
import org.springframework.stereotype.Component;
import javax.annotation.PreDestroy;
@Component
@Slf4j
public class NettyWebSocketServer implements Runnable {
@Autowired
private Netty netty;
@Autowired
private WebSocketChannelConfig webSocketChannelConfig;
private EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup(1);
private EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
@PreDestroy
public void close() {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
@Override
public void run() {
try {
//创建服务端启动助手
ServerBootstrap serverBootstrap = new ServerBootstrap();
serverBootstrap.group(bossGroup, workerGroup);
serverBootstrap.channel(NioServerSocketChannel.class)
.handler(new LoggingHandler(LogLevel.DEBUG))
.childHandler(webSocketChannelConfig);
//启动
ChannelFuture channelFuture = serverBootstrap.bind(netty.getPort()).sync();
log.info("【-----Netty服务端启动成功-----】");
channelFuture.channel().closeFuture().sync();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
} finally {
bossGroup.shutdownGracefully();
workerGroup.shutdownGracefully();
}
}
}
2、netty实体
package com.yy.nettydemo.eneity;
import lombok.Data;
import org.springframework.boot.context.properties.ConfigurationProperties;
import org.springframework.stereotype.Component;
@Component
@ConfigurationProperties(prefix = "netty")
@Data
public class Netty {
private int port;
private String path;
}
3、netty初始化
package com.yy.nettydemo.config; import com.yy.nettydemo.eneity.Netty; import com.yy.nettydemo.handler.WebSocketHandler; import io.netty.channel.Channel; import io.netty.channel.ChannelInitializer; import io.netty.channel.ChannelPipeline; import io.netty.handler.codec.http.HttpObjectAggregator; import io.netty.handler.codec.http.HttpServerCodec; import io.netty.handler.codec.http.websocketx.WebSocketServerProtocolHandler; import io.netty.handler.stream.ChunkedWriteHandler; import org.springframework.stereotype.Component; import javax.annotation.Resource; @Component public class WebSocketChannelConfig extends ChannelInitializer{ @Resource private Netty netty; @Resource private WebSocketHandler webSocketHandler; @Override protected void initChannel(Channel channel) throws Exception { ChannelPipeline pipeline = channel.pipeline(); // 对http协议的支持. pipeline.addLast(new HttpServerCodec()); // 对大数据流的支持,因为http通信事以块方式写，添加ChunkedWriteHandler处理器 pipeline.addLast(new ChunkedWriteHandler()); // HttpObjectAggregator将多个信息转化成单一的request或者response对象 pipeline.addLast(new HttpObjectAggregator(8000)); // 将http协议升级为ws协议. 对websocket的支持,他的数据是以帧（frame）形式传递 //2：可以看到webSocketFrame下面有六个子类 //3：浏览器请求时 ws：//localhost：8088/netty 表示请求的uri //4： WebSocketClientProtocolHandler 核心功能是将http协议升级为ws协议，保持长连接 pipeline.addLast(new WebSocketServerProtocolHandler(netty.getPath())); // 自定义处理handler pipeline.addLast(webSocketHandler); } }
4、处理器
package com.yy.nettydemo.handler; import io.netty.channel.Channel; import io.netty.channel.ChannelHandler; import io.netty.channel.ChannelHandlerContext; import io.netty.channel.SimpleChannelInboundHandler; import io.netty.handler.codec.http.websocketx.TextWebSocketFrame; import lombok.extern.slf4j.Slf4j; import org.springframework.stereotype.Component; import java.util.ArrayList; import java.util.List; @Component @Slf4j @ChannelHandler.Sharable public class WebSocketHandler extends SimpleChannelInboundHandler{ public static List channelList = new ArrayList<>(); @Override public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { Channel channel = ctx.channel(); //当有新的客户端连接的时候, 将通道放入集合 channelList.add(channel); log.info("有新的连接加入。。。"); } @Override public void channelInactive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception { Channel channel = ctx.channel(); //当有客户端断开连接的时候,就移除对应的通道 channelList.remove(channel); log.info("有连接已经断开。。。"); } @Override protected void channelRead0(ChannelHandlerContext ctx, TextWebSocketFrame textWebSocketFrame) throws Exception { String msg = textWebSocketFrame.text(); log.info("msg:{}", msg); //当前发送消息的通道, 当前发送的客户端连接 Channel channel = ctx.channel(); for (Channel channel1 : channelList) { //排除自身通道 if (channel != channel1) { channel1.writeAndFlush(new TextWebSocketFrame(msg)); } } } @Override public void exceptionCaught(ChannelHandlerContext ctx, Throwable cause) throws Exception { cause.printStackTrace(); Channel channel = ctx.channel(); //移除集合 channelList.remove(channel); } }
5、启动类
package com.yy.nettydemo;
import com.yy.nettydemo.server.NettyWebSocketServer;
import org.springframework.boot.CommandLineRunner;
import org.springframework.boot.SpringApplication;
import org.springframework.boot.autoconfigure.SpringBootApplication;
import javax.annotation.Resource;
@SpringBootApplication
public class NettyDemoApplication implements CommandLineRunner {
@Resource
private NettyWebSocketServer nettyWebSocketServer;
public static void main(String[] args) {
SpringApplication.run(NettyDemoApplication.class, args);
}
@Override
public void run(String... args) throws Exception{
new Thread(nettyWebSocketServer).start();
}
}
6、pom
4.0.0 org.springframework.boot spring-boot-starter-parent 2.1.6.RELEASE com.yy netty-demo 0.0.1-SNAPSHOT netty-demo Demo project for Spring Boot 1.8 org.springframework.boot spring-boot-starter-web org.springframework.boot spring-boot-devtools runtime true org.springframework.boot spring-boot-starter-test test io.netty netty-all 4.1.36.Final org.springframework.boot spring-boot-starter-thymeleaf com.alibaba fastjson 1.2.83 org.projectlombok lombok commons-lang commons-lang 2.3 com.github.pagehelper pagehelper 5.3.0 org.springframework.boot spring-boot-maven-plugin
7、配置文件
server:
port: 9090
netty:
port: 9091
path: /chat
spring:
thymeleaf:
cache: false
checktemplatelocation: true
enabled: true
encoding: UTF-8
mode: HTML5
prefix: classpath:/templates/
suffix: .html
resources:
static-locations: classpath:/templates/
8、前端chat.html
聊天室
9、测试
