Java-Nio 底层设计(1) ---EPollArrayWrapper 分析

Nio基于 Reactor(反应器)模式。

需要先了解Reactor!

Liunx 对Reactor IO 设计的支持是Epoll

EPollArrayWrapper的核心要点如下:

1: EPollArrayWrapper 是JAVA 对Epoll的封装(不是重新实现)

2: "真正" select() 是 EPollArrayWrapper实现的(也就是Nio中的IO感知)

3: EPollArrayWrapper 在封装Epoll 同时支持了JAVA的中断机制

这里我们需要先理解Linux Epoll是什么个功能是怎么设计的(一切皆文件,这个概念很重要)

epoll_event是事件(为了屏蔽C与JAVA的不同统一称为enent) epoll_data 如果熟悉lambda的同学就可以把它想象成callback epoll 是不会解它的,怎么进来的就怎么回去

上述需要着重关注的属性如果下:

outgoingInterruptFD

incomingInterruptFD

interruptedIndex

这三个字段是NIO 中断支持的关键字段

Nio是怎么设计支持的呢

答案是: 模拟IO行为使用特殊的管道

Nio 会创建了一个无名管道，并返回一个长整数（long），该整数实际上编码了两个文件描述符。无名管道在UNIX和Linux系统中是一个很基本的IPC（进程间通信）机制，它提供了两个文件描述符：一个用于读，另一个用于写。 fd0通常是读端。 fd1通常是写端。

Reactor模式只有一条BOSS线程负责和Epoll交互它也只干这件事。那么Epoll阻塞的线程也只会是它当这条Boss总线感到IO事件发生了(Epoll通知的), 它会检查是否中断管道发生的如果是那么Boss线程就知道要中断自己了！

outgoingInterruptFD就是外部写信息的端口。 incomingInterruptFD就是内部检查(EPollArrayWrapper )的端口.interruptedIndex只是确定事件位置。

updated 已经就绪的IO数量

updateCount 已经注册需要改变fd的数量(fd) 这里改变不是fd 而是fd关心的事件

updateDescriptors 装fd的数组(因为fd是一个int 那么add和find 都是O(n))

eventsLow 这里需要着重理解下 fd是个int 那么eventsLow $A$ 那么就是A fd,而 value是此fd感兴趣的event

上述这些都是基础方法是操作fd和对应event的存取的

注意理解 (b== mask) 这里考虑了位比较的情况也就是说虽然 mask入参类型是int 都希望它是byte。那问题又来了为什么不直接使用byte 因为java byte是有符号的无法区分-1 和 255

核心方法:

处理已注册的fd更新申请。一定要理解预存也就是处理时机不是你注册申请Nio 就会马上给你处理它是必须等待下一轮epollwait的结束后一次性处理!!

Poll()是配合Reactor模式设计的 只有BOSS线程调用poll 也只需要只干这件事

ini 复制代码

if (getDescriptor(i) == incomingInterruptFD) {
    interruptedIndex = i;
    interrupted = true;
    break;
}

检查此次IO事情是否为中断线程如果是就打上interrupted！

我们最后看看JNI_C的实现