探究Redis网络模型究竟有多强大（下）
4. 非阻塞i/o（nonblocking i/o）上文花了太多的笔墨描述bio，接下来的非阻塞io我们只抓主要矛盾，其余参考bio即可。
如果你看过其他介绍非阻塞io的文章，下面这个图片你多少会有点眼熟。
nio模型
非阻塞io指的是进程发起系统调用之后，内核不会将进程投入睡眠，而是会立即返回一个结果，这个结果可能恰好是我们需要的数据，又或者是某些错误。
你可能会想，这种非阻塞带来的轮询有什么用呢？大多数都是空轮询，白白浪费cpu而已，还不如让进程休眠来的合适。
4.1 java的非阻塞实现这个问题暂且搁置一下，我们先看java在语法层面是如何提供非阻塞功能的，细节慢慢聊。
public class noblockingserver { public static list channellist = new arraylist(); public static void main(string[] args) throws interruptedexception { try { // 相当于serversocket serversocketchannel serversocketchannel = serversocketchannel.open(); // 将监听socket设置为非阻塞 serversocketchannel.configureblocking(false); serversocketchannel.socket().bind(new inetsocketaddress(8099)); while (true) { // 这里将不再阻塞 socketchannel socketchannel = serversocketchannel.accept(); if (socketchannel != null) { // 将连接socket设置为非阻塞 socketchannel.configureblocking(false); channellist.add(socketchannel); } else { system.out.println(没有客户端连接！！！); } for (socketchannel client : channellist) { bytebuffer bytebuffer = bytebuffer.allocate(1024); // read也不阻塞 int num = client.read(bytebuffer); if (num > 0) { system.out.println(收到客户端【 + client.socket().getport() + 】数据： + new string(bytebuffer.array())); } else { system.out.println(等待客户端【 + client.socket().getport() + 】写数据); } } // 加个睡眠是为了避免strace产生大量日志，否则不好追踪 thread.sleep(1000); } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } }}java提供了新的api，serversocketchannel以及socketchannel，相当于bio中的serversocket和socket。此外，通过下面两行的配置，将监听socket和连接socket设置为非阻塞。
// 将监听socket设置为非阻塞serversocketchannel.configureblocking(false);// 将连接socket设置为非阻塞socketchannel.configureblocking(false);我们上文强调过， java自身并没有将socket设置为非阻塞的本事，一定是在某个时间点上，操作系统内核提供了这个功能，才使得java设计出了新的api来提供非阻塞功能 。
之所以需要上面两行代码的显式设置，也恰好说明了内核是默认将socket设置为阻塞状态的，需要非阻塞，就得额外调用其他系统调用。我们通过man命令查看一下socket()这个方法（截图的中间省略了一部分内容）:
man 2 socket
image-20221225144028751
我们可以看到socket()函数提供了sock_nonblock这个类型，可以通过fcntl()这个方法将socket从默认的阻塞修改为非阻塞，不管是对监听socket还是连接socket都是一样的。
4.2 java的非阻塞解释现在解释上面提到的问题：这种非阻塞带来的轮询有什么用？观察一下上面的代码就可以发现，我们全程只使用了1个main线程就解决了所有客户端的连接以及所有客户端的读写操作。
serversocketchannel.accept();会立即返回调用结果。
返回的结果如果是一个socketchannel对象（系统调用底层就是个socket描述符），说明有客户端连接，这个socketchannel就表示了这个连接；然后利用socketchannel.configureblocking(false);将这个连接socket设置为非阻塞。这个设置非常重要，设置之后对连接socket所有的读写操作都变成了非阻塞，因此接下来的client.read(bytebuffer);并不会阻塞while循环，导致新的客户端无法连接。再之后将该连接socket加入到channellist队列中。
如果返回的结果为空（底层系统调用返回了错误），就说明现在还没有新的客户端要连接监听socket，因此程序继续向下执行，遍历channellist队列中的所有连接socket，对连接socket进行读操作。而读操作也是非阻塞的，会理解返回一个整数，表示读到的字节数，如果>0，则继续进行下一步的逻辑处理；否则继续遍历下一个连接socket。
下面给出一张accept()返回一个连接socket情况下的动图，希望对大家理解整个流程有帮助。
4.3 掀开非阻塞io的底裤我将上面的程序在centos下再次用strace程序追踪一下，具体步骤不再赘述，下面是out日志文件的内容（我忽略了绝大多数没用的）。
非阻塞io的系统调用分析
4.4 非阻塞io总结
nio模型
再放一遍这个图，有一个细节需要大家注意，系统调用向内核要数据时，内核的动作分成两步：
等待数据（从网卡缓冲区拷贝到内核缓冲区）拷贝数据（数据从内核缓冲区拷贝到用户空间）只有在第1步时，系统调用是非阻塞的，第2步进程依然需要等待这个拷贝过程，然后才能返回，这一步是阻塞的。
非阻塞io模型仅用一个线程就能处理所有操作，对比bio的一个客户端需要一个线程而言进步还是巨大的。但是他的致命问题在于会不停地进行系统调用，不停的进行accept()，不停地对连接socket进行read()操作，即使大部分时间都是白忙活。要知道，系统调用涉及到用户空间和内核空间的多次转换，会严重影响整体性能。
所以，一个自然而言的想法就是，能不能别让进程瞎轮询。
比如有人告诉进程监听socket是不是被连接了，有的话进程再执行accept()；比如有人告诉进程哪些连接socket有数据从客户端发送过来了，然后进程只对有数据的连接socket进行read()。
这个方案就是 i/o多路复用 。
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你可能会想，这种非阻塞带来的轮询有什么用呢？大多数都是空轮询，白白浪费cpu而已，还不如让进程休眠来的合适。
4.1 java的非阻塞实现这个问题暂且搁置一下，我们先看java在语法层面是如何提供非阻塞功能的，细节慢慢聊。
public class noblockingserver { public static list channellist = new arraylist(); public static void main(string[] args) throws interruptedexception { try { // 相当于serversocket serversocketchannel serversocketchannel = serversocketchannel.open(); // 将监听socket设置为非阻塞 serversocketchannel.configureblocking(false); serversocketchannel.socket().bind(new inetsocketaddress(8099)); while (true) { // 这里将不再阻塞 socketchannel socketchannel = serversocketchannel.accept(); if (socketchannel != null) { // 将连接socket设置为非阻塞 socketchannel.configureblocking(false); channellist.add(socketchannel); } else { system.out.println(没有客户端连接！！！); } for (socketchannel client : channellist) { bytebuffer bytebuffer = bytebuffer.allocate(1024); // read也不阻塞 int num = client.read(bytebuffer); if (num > 0) { system.out.println(收到客户端【 + client.socket().getport() + 】数据： + new string(bytebuffer.array())); } else { system.out.println(等待客户端【 + client.socket().getport() + 】写数据); } } // 加个睡眠是为了避免strace产生大量日志，否则不好追踪 thread.sleep(1000); } } catch (ioexception e) { e.printstacktrace(); } }}java提供了新的api，serversocketchannel以及socketchannel，相当于bio中的serversocket和socket。此外，通过下面两行的配置，将监听socket和连接socket设置为非阻塞。
// 将监听socket设置为非阻塞serversocketchannel.configureblocking(false);// 将连接socket设置为非阻塞socketchannel.configureblocking(false);我们上文强调过， java自身并没有将socket设置为非阻塞的本事，一定是在某个时间点上，操作系统内核提供了这个功能，才使得java设计出了新的api来提供非阻塞功能 。
之所以需要上面两行代码的显式设置，也恰好说明了内核是默认将socket设置为阻塞状态的，需要非阻塞，就得额外调用其他系统调用。我们通过man命令查看一下socket()这个方法（截图的中间省略了一部分内容）:
man 2 socket
image-20221225144028751
我们可以看到socket()函数提供了sock_nonblock这个类型，可以通过fcntl()这个方法将socket从默认的阻塞修改为非阻塞，不管是对监听socket还是连接socket都是一样的。
4.2 java的非阻塞解释现在解释上面提到的问题：这种非阻塞带来的轮询有什么用？观察一下上面的代码就可以发现，我们全程只使用了1个main线程就解决了所有客户端的连接以及所有客户端的读写操作。
serversocketchannel.accept();会立即返回调用结果。
返回的结果如果是一个socketchannel对象（系统调用底层就是个socket描述符），说明有客户端连接，这个socketchannel就表示了这个连接；然后利用socketchannel.configureblocking(false);将这个连接socket设置为非阻塞。这个设置非常重要，设置之后对连接socket所有的读写操作都变成了非阻塞，因此接下来的client.read(bytebuffer);并不会阻塞while循环，导致新的客户端无法连接。再之后将该连接socket加入到channellist队列中。
如果返回的结果为空（底层系统调用返回了错误），就说明现在还没有新的客户端要连接监听socket，因此程序继续向下执行，遍历channellist队列中的所有连接socket，对连接socket进行读操作。而读操作也是非阻塞的，会理解返回一个整数，表示读到的字节数，如果>0，则继续进行下一步的逻辑处理；否则继续遍历下一个连接socket。
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