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阿里二面:NIO为什么不适合文件上传场景?如何优雅解决?

阿里二面:NIO为什么不适合文件上传场景?如何优雅解决?

作者: 废柴程序员 | 来源:发表于2021-08-19 21:03 被阅读0次

    在阅读本篇文章之前,请稍微思考如下几个问题:

    • NIO为什么不适合文件上传等场景
    • NIO如何避免一个超大数据传送的连接对其他请求的影响
    • NIO如何处理半关闭

    1、读事件概述

    关于Read事件在SocketChannel与ServerSocketChannel所对应的操作不一样,在SocketChannel中,则对应数据读,而在ServerSocketChannel中则被被封装成接受客户端的连接请求。

    NIO read事件入口在NioEventLoop的processSelectedKey方法,截图如下:


    image.png

    其核心入口为UnSafe的read方法,关于UnSafe的类层次结构如下图所示:


    image.png
    • AbstractNioByteChannel$NioByteUnsafe#read
      SocketChannel对应的读事件处理流程,即IO读的处理实现。
    • AbstractNioMessageChannel$NioMessageUnsafe#read
      ServerSocketChannle对应的读事件处理流程。

    接下来将分别介绍这两个流程。

    2、IO读事件从处理流程

    IO读事件由AbstractNioByteChannel内部类AbstractNioUnsafe的read方法实现,接下来重点剖析该方法,从中窥探Netty对IO读事件的处理。

    image.png

    Step1:如果没有开启自动注册读事件,在每一次读时间处理过后会取消读事件,默认为自动注册。

    温馨提示:如果通道不注册读事件,将无法从通道中读取数据,即无法处理请求或接受响应。

    如果没有开启自动读事件,需要应用程序在需要的时候手动调用通道的read方法。

    取消读事件,Netty基于NIO给出了非常标准的实现,基本可以当场模板代码使用:

    image.png

    其实现关键点:首先判断键值对是否有效,然后通过位运算进行取消注册。


    image.png

    Step2:创建接受缓存区内存分配器,这里有两个关键点:

    • maxMessagesPerRead

    每一个通道在一次读事件处理过程中最多可以调用底层Socket进行读取的次数,默认为16次,这里的设计哲学是避免一个通道需要读取太多的数据,从而影响其他通道的数据读,因为在一个事件选择器中多个通道的读事件是串行执行的。

    • RecvByteBufAllocator

    接受缓冲区的内存分配策略,分为分配固定大小(不够时扩容)、动态变化(根据历史分配的大小,动态条件合适的内存大小),这里主要的设计哲学是合理利用内存,并减少扩容,提高内存的分配效率与使用效率。

    image.png

    Step3:循环处理读事件,最多处理maxMessagePerRead。接下来探讨一下单次读事件的处理流程。

    image.png

    Step4:进行一次IO读处理,其处理有如下几个关键点:

    • 首先分配一个ByteBuf,俗称接收缓存区,用来存放从网络中读取的内容。
    • 获取一下分配到的累积缓存区可写的字节数,这个后面有妙用。
    • 调用底层网络读API从网卡中读取数据,NIO的读取实现如下所示:


      image.png

    即调用NIO中的SocketChannel进行读数据,其返回参数表示这次从网卡中读取到的字节数。如果读取到的字节少于0,则表示对端通道已关闭,己端也需要进行相应的处理,例如关闭通道。

    *读到一批数据后,会通过事件传播机制向事件链中传播channelRead事件,触发后续对该批数据的处理。


    image.png

    Step5:判断该通道是否需要继续读,其基本依据如下:

    • 如果未开启自动注册读事件,读完一次之后将不再继续读取。
    • 如果本次读取到的字节数小于接收缓存区,说明此刻网卡中没有可读数据,等下一次读事件触发再继续读。


      image.png

    Step6:一次或多次读操作结束后,会触发一次读完成事件,向整个事件链传播。

    整个网络读处理流程就介绍到这了。

    3、接受连接处理流程

    在Netty中,服务端接收客户端的连接请求(OP_ACCEPT),被封装在channelRead 事件中,其代码入口为:AbstractNioMessageChannel 的内部类NioMessageUnsafe的read方法。

    image.png

    其大概的实现要点在前面已经介绍,这里主要看一下NioServerSocketChannel的doReadMessage。

    通过使用底层的NIO接受一个连接,并获取NioSocketChannel对象。然后继续该对象向下传播channelRead事件,在后续的处理器中对该对象进行操作,例如将其注册读事件,从而触发网络的读操作.

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