在深入 Netty 之前，我觉得有必要先对齐一下 Java NIO 的基础知识，因为 Netty 对底层网络 I/O 的操作就是基于 Java NIO 的，所以有必要了解一下。

到时候看源码，会有很多概念，例如 Channel、Selector、SelectionKey、Buffer 等等，这篇我们就来了解下这些名词到底代表着什么，分别是什么意思。

关于 Java NIO 相关的核心，总的来看包含以下三点，分别是：

• Channel
• Buffer
• Selector

什么是 Channel

翻译过来就是通道。

我们可以往通道里写数据，也可以从通道里读数据，它是双向的，而与之配套的是 Buffer，也就是你想要往一个通道里写数据，必须要将数据写到一个 Buffer 中，然后写到通道里。

从通道里读数据，必须将通道里的数据先读取到一个 Buffer 中，然后再操作。

在 NIO 中 Channel 有多种类型：

• SocketChannel
• ServerSocketChannel
• DatagramChannel
• FileChannel

SocketChannel

对标 Socket，我们可以直接将它当做所建立的连接。

通过 SocketChannel ，我们可以利用 TCP 协议进行读写网络数据。

ServerSocketChannel

可以对标 ServerSocket，也就是服务端创建的 Socket。

它的作用就是监听新建连的 TCP 连接，为新进一个连接创建对应的 SocketChannel。

之后，通过新建的 SocketChannel 就可以进行网络数据的读写，与对端交互。

可以看到它主要是用来接待新连接，这功能主要就是服务端做的，所以叫ServerSocketChannel。

DatagramChannel

看到 Datagram 应该就知道是 UDP 协议了，是无连接协议。

利用 DatagramChannel 可以直接通过 UDP 进行网络数据的读写。

FileChannel

文件通道，用来进行文件的数据读写。

我们日常开发主要是基于这些 TCP 协议，所以我们把精力放在 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 上即可。

我们再回过头来继续看看 SocketChannel 和 ServerSocketChannel。

SocketChannel 主要在两个地方出现：

1. 客户端，客户端创建一个 SocketChannel 用于连接至远程的服务端。
2. 服务端，服务端利用 ServerSocketChannel 接收新连接之后，为其创建一个 SocketChannel 。

随后，客户端和服务端就可以通过这两个 SocketChannel 相互发送和接收数据。

ServerSocketChannel 主要出现在一个地方：服务端。

服务端需要绑定一个端口，然后监听新连接的到来，这个活儿就由 ServerSocketChannel 来干。

服务端内常常会利用一个线程，一个死循环，不断地接收新连接的到来。

ServerSocketChannel serverSocketChannel 
  = ServerSocketChannel.open();
 ......
while(true){
  // 接收的新连接
  SocketChannel socketChannel =
      serverSocketChannel.accept();
 .......
}

至此，想必你应该清楚 ServerSocketChannel 和 SocketChannel 的区别和作用了。

Buffer

Buffer 说白了就是内存中可以读写的一块地方，叫缓冲区，用于缓存数据。

其实还真没啥好说的，最多就是讲讲 Java NIO Buffer 的 API。

但讲 API 得太死板了，所以自己上网搜搜吧。我就告知一个结论，这个 API 很不好用，稍微漏写了点，就容易出错 bug，而且还有很多优化的之处，所以 Netty 没用 Java NIO Buffer 而是自己实现了一个 Buffer，叫 ByteBuf。

等我们之后分析 ByteBuf 的时候再来盘一盘。现在你只需要知道 Buffer 主要用来缓存通道的读写数据即可。

对了，看到这可能会有人提出疑问，为什么 Channel 必须和 Buffer 搭配使用？

其实网络数据是面向字节的，但是我们读写的数据往往是多字节的，假设不用 Buffer ，那我们就得一个字节一个字节的调用读和调用写，想想是不是很麻烦？

所以我们搞个 Buffer，把数据拢一拢，这样之后的调用才能更好地处理完整的数据，方便异步的处理等等。

Selector

I/O多路复用的核心玩意。

一个 Selector 上可以注册多个 Channel ，我们从上面得知一个消息 Channel 就对应了一个连接，因此一个 Selector 可以管理多个 Channel 。

具体管理什么？

当任意 Channel 发生读写事件的时候，通过 Selector.select() 就可以捕捉到事件的发生，因此我们利用一个线程，死循环的调用 Selector.select()，这样可以利用一个线程管理多个连接，减少了线程数，减少了线程的上下文切换和节省了线程资源。

这就是 Selector 的核心功能，然后我们再来细说具体是怎样管理的。

首先，创建一个 Selector。

Selector selector = Selector.open();

然后，你需要将被管理的 Channel 注册到 Selector 上，并声明感兴趣的事件。

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

事件一共有以上四种类型，注册的时候可以同时对多种类型的事件感兴趣，例如：

SelectionKey key 
  = channel.register(selector, 
   Selectionkey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);

这样，当这个 Channel 发生读或写事件，我们调用 Selector.select()就可以得知有事件发生。

具体 Selector.select() 有三个重载方法：

• int selectNow()，不论是否有无事件发生，立即返回
• int select(long timeout)，至多阻塞 timeout 时间（或被唤醒），如果提早有事件发生，提早返回
• int select()，一直阻塞着，直到有事件发生（或被唤醒）

返回值就是就绪的通道数，一般判断大于 0 即可进行后续的操作。

后续的操作就是调用：

Set selectedKeys = selector.selectedKeys();

获得了一个类型为 Set 的 selectedKeys 集合，那这个 selectedKeys 又是啥玩意？

我们来看一下它的方法和成员：

看到这些成员，其实我们就很清晰了，我们可以通过 selectedKey 得知当前发生的是什么事件，有 isAcceptable、isReadable 等等。

然后还能获得对应的 channel 进行相应的读写操作，还有获取 attachment 等等。

所以得到了 selectedKeys 就可以通过迭代器遍历所有发生事件的连接，然后进行操作。

大致使用的代码如下所示：

while(true) {
 int readyNum = selector.select();
 if (readyNum == 0) {
    continue;
 }
 Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
 Iterator keyIterator = selectedKeys.iterator();
 while(keyIterator.hasNext()) {
    SelectionKey key = keyIterator.next();
    if(key.isAcceptable()) {
        // a connection was accepted by a ServerSocketChannel.
    } else if (key.isConnectable()) {
        // a connection was established with a remote server.
    } else if (key.isReadable()) {
        // a channel is ready for reading
    } else if (key.isWritable()) {
        // a channel is ready for writing
    }
    keyIterator.remove(); //执行完毕之后，需要在循环内移除自己
 }
}

还有个方法就是 Selector.wakeup()，可以唤醒阻塞着的 Selector。

对了还有一点没说，就是如果 Channel 要和 Selector 搭配，那它必须得是非阻塞的，即配置

channel.configureBlocking(false);

从上面的操作，我们可以得知 Selector 处理事件的时候必须快，如果长时间处理某个事件，那么注册到 Selector 上的其他连接的事件就不会被及时处理，造成客户端阻塞。

至此，想必你应该清晰 Selector 具体是如何管理这么多连接的了。

参考：

• https://ifeve.com/java-nio-all/