知識(shí)點(diǎn)四：自定義通信協(xié)議

做為后端開(kāi)發(fā)人員，我們最熟悉不過(guò)的就是HTTP協(xié)議了。使用Socket編寫(xiě)網(wǎng)絡(luò)程序，我們可以自定義通信協(xié)議，這相當(dāng)?shù)暮猛?。自定義協(xié)議可以避免別人識(shí)別你的通信協(xié)議攔截?cái)?shù)據(jù)包分析，也可對(duì)數(shù)據(jù)包進(jìn)行加密傳輸。自定義協(xié)議的數(shù)據(jù)包體積小，可跟據(jù)業(yè)務(wù)需求修改。

知識(shí)點(diǎn)五：心跳?；?/p>TCP協(xié)議，需三次握手才建立連接，需四次揮手才釋放連接。但避免不了的是客戶(hù)端或是服務(wù)器意外斷開(kāi)連接，而對(duì)方并不知道。比如客戶(hù)端蹭隔壁老王的Wifi被發(fā)現(xiàn)了…。如果客戶(hù)端意外斷開(kāi)后，服務(wù)端還往客戶(hù)端寫(xiě)消息，就會(huì)拋出異常。如果長(zhǎng)時(shí)間沒(méi)有讀寫(xiě)數(shù)據(jù)，那線(xiàn)程一直會(huì)阻塞在那，占用線(xiàn)程。心跳包除了能檢測(cè)連接是否可用外，還可實(shí)現(xiàn)斷開(kāi)自動(dòng)重新連接。        

NIO與BIO的區(qū)別：

BIO: 同步阻塞式IO，服務(wù)器需要為每一個(gè)客戶(hù)端創(chuàng)建一個(gè)線(xiàn)程處理連接。

NIO：同步非阻塞式IO，服務(wù)端可以使用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)程監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端的連接請(qǐng)求，并將連接注冊(cè)到多路復(fù)用器Selector上，使用Selector輪詢(xún)I/O就緒事件，當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到有就緒事件時(shí)，才會(huì)為準(zhǔn)備就緒的連接開(kāi)啟一個(gè)線(xiàn)程去處理。

NIO

Channel:channel是一個(gè)通道，可以通過(guò)它讀取和寫(xiě)入數(shù)據(jù)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編程而言，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通過(guò)channel接受客戶(hù)端發(fā)來(lái)的消息，也可以通過(guò)channel向客戶(hù)端發(fā)送消息，channel是全雙工的，對(duì)應(yīng)的類(lèi)分別為SocketChannel、ServerSocketChannel。

ServerSocketChannel: 用于監(jiān)聽(tīng)TCP連接的通道，類(lèi)似于ServerSocket。

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();// 綁定服務(wù)端監(jiān)聽(tīng)端口serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(this.port), 1024);// 監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端連接SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

SocketChannel：用于TCP網(wǎng)絡(luò)連接的通道。實(shí)現(xiàn)與客戶(hù)端數(shù)據(jù)傳輸?？梢栽O(shè)置為非阻塞。類(lèi)似于Socket。

Socket于Channel的區(qū)別：socket數(shù)據(jù)流是單向的，客戶(hù)端與服務(wù)器實(shí)現(xiàn)雙向通信需要一個(gè)Input流和一個(gè)Output流，一個(gè)用于接收數(shù)據(jù)，一個(gè)用于發(fā)送數(shù)據(jù)。而Channel是全雙工的，即可以接受客戶(hù)端發(fā)來(lái)的數(shù)據(jù)，也可以向客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)。

Selector：選擇器，或多路復(fù)用器。用于輪詢(xún)檢查一個(gè)或多個(gè)NIO 通道（Channel）的狀態(tài)。對(duì)于網(wǎng)絡(luò)編程而言，Socket有四種狀態(tài)，監(jiān)聽(tīng)連接、連接準(zhǔn)備就緒、讀準(zhǔn)備就緒、寫(xiě)準(zhǔn)備就緒，對(duì)應(yīng)的SelectorKey的取值如下。

SelectorKey：

OP_READ = 1 <<  0;     0000 0001OP_WRITE = 1 << 2;     0000 0100OP_CONNECT = 1 << 3;    0000 1000OP_ACCEPT = 1 << 4;       0001 0000

I/O多路復(fù)用：I/O指的是網(wǎng)絡(luò)I/O，多路指多個(gè)TCP連接（BIO: socket, NIO:channel），復(fù)用指的是只用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)程處理事件?？偟膩?lái)說(shuō)，就是使用一個(gè)或多個(gè)線(xiàn)程處理多個(gè)TCP連接。不再像BIO的一個(gè)連接一個(gè)線(xiàn)程處理，NIO則可以只用一個(gè)線(xiàn)程處理所有連接，也可以使用n個(gè)線(xiàn)程處理所有連接。

Channel通過(guò)register方法與Selector多路復(fù)用器綁定，并指定自己感興趣的事件，比如

channel.configureBlocking(false);SelectionKey key = channel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

綁定后生成一個(gè)SelectionKey，SelectionKey持有Channel。

通過(guò)輪詢(xún)監(jiān)聽(tīng)，通過(guò)Selector的select（）方法可以選擇已經(jīng)準(zhǔn)備就緒的通道，這些通道包含你注冊(cè)的事件。比如你對(duì)讀、寫(xiě)就緒的通道感興趣，那么select（）方法就會(huì)返回讀事件已經(jīng)就緒的那些通道和寫(xiě)事件已經(jīng)就緒的那些通道。select方法是一個(gè)阻塞方法，至少有一個(gè)通道在你注冊(cè)的事件準(zhǔn)備就緒時(shí)，才會(huì)返回。返回結(jié)果為準(zhǔn)備就緒的SelectionKey總數(shù)。

當(dāng)監(jiān)聽(tīng)到有事件準(zhǔn)備就緒時(shí)，再通過(guò)Selector的selectedKeys()獲取準(zhǔn)備就緒的SelectionKey集合。通過(guò)遍歷處理事件。處理完后需要移除，否則下次selectedKeys()還會(huì)重復(fù)拿到。

for (;;) {    try {        // 獲取到之后返回總數(shù)，否則線(xiàn)程將處于阻塞狀態(tài)        int readyCount = this.selector.select();        if (readyCount == 0){            continue;        }        // 獲取當(dāng)前所有準(zhǔn)備就緒的SelectionKey        Set<SelectionKey> readyKeys = this.selector.selectedKeys();        for (SelectionKey selectionKey : readyKeys) {            // 需要注冊(cè)新的感興趣事件            handleEvent(selectionKey);            // 處理完要移除，否則下次selectedKeys還是能拿到            readyKeys.remove(selectionKey);        }    } catch (IOException e) {        e.printStackTrace();    }}

select方法底層通過(guò)調(diào)用native方法實(shí)現(xiàn)事件監(jiān)聽(tīng)，在linux上，就是調(diào)用系統(tǒng)的epoll方法，網(wǎng)卡設(shè)備對(duì)應(yīng)一個(gè)中斷信號(hào), 當(dāng)網(wǎng)卡收到網(wǎng)絡(luò)端的消息的時(shí)候會(huì)向CPU發(fā)起中斷請(qǐng)求， 然后CPU處理該請(qǐng)求。通過(guò)驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)而操作系統(tǒng)得到通知，系統(tǒng)再通知epoll，epoll通知用戶(hù)代碼。