理解tomcat中的BIO、NIO、AIO、ARP
tomcat作为springboot中默认的web容器，了解tomcat的运转可以帮助我们更好的去调整tomcat的参数达到更好的性能
1. 前置知识
- I/O就是Input/Output，收别人的数据到本机叫Input，本级发数据出去叫Output
- 网络I/O请求会先到网卡然后到内核态再到用户态
- CPU比内存快、内存比硬盘、网卡等外设快
- 所有I/O操作需要被加载到用户态内存，用户态程序才能直接操作
- 想要效果高，必须让所有的资源都不闲置
- tomcat不处理请求，会接受请求，转发到具体的容器中
- 一个socket连接代表一个客户端，一个socket可以发送多份请求不断开
2. scoket测试工具
启动程序是jar包，必须要有jre环境
链接：https://sockettest.sourceforge.net
3. BIO 同步阻塞IO
每一个socket连接后，tomcat都会有一个线程去全程去陪伴，把请求转发到具体的容器中后，这个线程还在阻塞，等待容器返回数据，只有socket连接断开了，才会回收这个线程。tomcat7或以下默认，比较简单、稳定，适合连接数比较少的
模拟代码如下：
public class BioServer { static ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); public static void main(String[] args) { try { // 启动服务，绑定8080端口 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(); serverSocket.bind(new InetSocketAddress(8080)); System.out.println("开启服务"); while (true){ System.out.println("等待客户端建立连接"); // 监听8080端口，获取客户端连接 Socket socket = serverSocket.accept(); //阻塞 System.out.println("建立连接："+socket); executorService.submit(()->{ //业务处理 try { handler(socket); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } }); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { //TODO 资源回收 } } private static void handler(Socket socket) throws IOException { byte[] bytes = new byte[1024]; System.out.println("等待读取数据"); int read = socket.getInputStream().read(bytes); // 阻塞 if(read !=-1) { System.out.println("读取客户端发送的数据：" + new String(bytes, 0, read)); } } } 4. NIO 同步非阻塞
一个socket连接过来，会经历以下步骤
- LimitLatch：连接控制器，负责维护连接数计算，连接数默认是 8192，达到这个阀值后，就会拒绝连接请求。如果要调整修改配置文件server.tomcat.max-connections属性
- Acceptor：Acceptor 跑在一个单独的线程里，它在一个死循环里调用 accept 方法来接收新连接，一旦有新的连接请求到来，accept 方法返回一个 Channel 对象，接着把 Channel 对象交给 Poller 去处理
- Poller：Poller 的本质是一个 Selector，也跑在单独线程里。Poller 在内部维护一个 Channel 数组，它在一个死循环里不断检测 Channel 的数据就绪状态，一旦有 Channel 可读，就生成一个 SocketProcessor 任务对象扔给Executor 去处理
- Executor: Executor 就是线程池，负责运行 SocketProcessor 任务类，SocketProcessor 的 run 方法会调用Http11Processor 来读取和解析请求数据。Http11Processor 是应用层协议的封装，它会调用容器获得响应，再把响应通过 Channel 写出
tomcat8及以上默认, springboot2.3.12.RELEASE内嵌tomcat是9.0.46版本默认也是这个
模拟代码：
public class NioServer { public static void main(String[] args) { List<SocketChannel> list = new ArrayList<>(); // 缓存所有的socket ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); // 缓存区的大小 try { ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); // 监听8080 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080)); // channel非阻塞 serverSocketChannel.configureBlocking(false); System.out.println("NioServer 启动...."); while (true){ // 非阻塞 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); Thread.sleep(1000); if(socketChannel == null){ System.out.println("没有新的客户端建立连接"); }else { System.out.println("新的客户端建立连接"); // channel非阻塞 socketChannel.configureBlocking(false); // 将新的socket添加到 list list.add(socketChannel); } //遍历所有的socket for(SocketChannel channel:list){ //非阻塞 int read = channel.read(byteBuffer); if(read >0) { //读模式 byteBuffer.flip(); System.out.println("读取客户端发送的数据：" +new String(byteBuffer.array(),0,read)); byteBuffer.clear(); } } } } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } 5. AIO异步非阻塞
NIO 和 AIO（NIO2） 最大的区别是，一个是同步一个是异步。异步最大的特点是，应用程序不需要自己去触发数据从内核空间到用户空间的拷贝。
没有 Poller 组件，也就是没有 Selector。在异步 I/O 模式下，Selector 的工作交给
内核来做了。
Linux 内核没有很完善地支持异步 I/O 模型，因此 JVM 并没有采用原生的 Linux 异步 I/O，而是在应用层面通过 epoll 模拟了异步 I/O 模型。因此在 Linux 平台上，Java NIO 和 Java NIO2 底层都是通过 epoll 来实现的，但是 Java NIO 更加简单高效。如果你的 Tomcat 跑在 Linux 平台上，建议不使用NIO2
模拟代码：
public class AioServer { public AsynchronousServerSocketChannel serverSocketChannel; public static void main(String[] args) throws Exception { new AioServer().listen(); Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE); } private void listen() throws IOException { //1. 创建一个线程池 ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool(); //2. 创建异步通道群组 AsynchronousChannelGroup acg = AsynchronousChannelGroup.withCachedThreadPool(es, 1); //3. 创建服务端异步通道 serverSocketChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open(acg); //4. 绑定监听端口 serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080)); System.out.println("AioServer 启动...."); //5. 监听连接，传入回调类处理连接请求 serverSocketChannel.accept(this, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, AioServer>() { // // //具体处理连接请求的就是completed方法，它有两个参数：第一个是异步通道，第二个就是上面传入的AioServer对象 @Override public void completed(AsynchronousSocketChannel socketChannel, AioServer attachment) { try { if (socketChannel.isOpen()) { System.out.println("接收到新的客户端的连接，地址：" + socketChannel.getRemoteAddress()); final ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); //调用 read 函数读取客户端发送的数据 socketChannel.read(byteBuffer, socketChannel, new CompletionHandler<Integer, AsynchronousSocketChannel>() { @Override public void completed(Integer result, AsynchronousSocketChannel attachment) { try { //读取请求，处理客户端发送的数据 byteBuffer.flip(); String content = Charset.defaultCharset() .newDecoder().decode(byteBuffer).toString(); System.out.println("服务端接受到客户端发来的数据：" + content); } catch (CharacterCodingException e) { e.printStackTrace(); } } @Override public void failed(Throwable exc, AsynchronousSocketChannel attachment) { exc.printStackTrace(); try { attachment.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } }); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { //当有新的客户端接入的时候，直接调用accept的方法 attachment.serverSocketChannel.accept(attachment, this); } } @Override public void failed(Throwable exc, AioServer attachment) { exc.printStackTrace(); } }); } } 6. APR异步非阻塞
APR方式全名叫Apache Portable Runtime，需要额外去下载安装配置，NIO2是调用java库去实现异步的，而ARP是直接通过JNI (Java Native Interface)去操作系统是实现异步，APR 能够使用高级 IO 功能 (如sendfile, epoll, OpenSSL)，sendfile主要是对静态文件提升很大，换APR也主要是这个原因其他的提升也不是特别大
附上对比图
springboot配置apr教程：https://www.jianshu.com/p/f716726ba340
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