Java NIO开发需要注意的坑

Love The Way You Lie 2022-03-26 03:24 250阅读 0赞

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### 陷阱1：处理事件忘记移除key ###

在select返回值大于0的情况下，循环处理。  
Selector.selectedKeys集合，每处理一个必须从Set中移除。

Iterator<SelectionKey> it = set.iterator();
        While(it.hasNext()){
        SelectionKey key = it.next();
        it.remove(); //切记移除
        //处理事件...
    }

不移除的后果是本次的就绪的key集合下次会再次返回，导致无限循环，CPU消耗100%

### 陷阱2：Selector返回的key集合非线程安全 ###

*Selector.selectedKeys/Selector.keys 返回的集合都是非线程安全的  
Selector.selectedKeys返回的可移除  
Selector.keys 不可变  
对selected keys的处理必须单线程处理或者适当同步*

### **陷阱3：正确注册Channel和更新interest** ###

直接注册不可吗？  
channel.register(selector, ops, attachment);  
不是不可以，效率问题。  
至少加两次锁，锁竞争激烈。  
Channel本身的regLock，竞争几乎没有。  
Selector内部的key集合，竞争激烈。  
更好的方式:加入缓冲队列，等待注册，reactor单线程处理

if (isReactorThread()) {
        channel.register(selector, ops, attachment);
    } else{
        register.offer(new Event(channel, ops, attachment));
        selector.wakeup();
    }

同样，SelectionKey.interest(ops) 在linux上会阻塞，需要获取selector内部锁做同步。  
但在win32上不会阻塞，屏蔽平台差异，避免锁的激烈竞争，采用类似注册channel的方式：

if (this.isReactorThread()) {
        key.interestOps(key.interestOps() | SelectionKey.OP_READ);
    } else {
        this.register.offer(new Event(key, SelectionKey.OP_READ));
        selector.wakeup();
    }

### 陷阱4:正确处理OP\_WRITE ###

OP\_WRITE处理不当很容易导致CPU 100%  
OP\_WRITE触发条件：  
   前提:interest了OP\_WRITE  
   触发条件:  
        socket发送缓冲区可写  
        远端关闭  
        有错误发生  
正确的处理方式：  
   仅在已经连接的channel上注册  
   仅在有数据可写的时候才注册  
   **触发之后立即取消注册，否则会继续触发导致循环**  
   处理完成后视情况决定是否继续注册  
     没有完全写入，继续注册  
     全部写入，无需注册

### 陷阱5：正确取消注册channel ###

SelectableChannel一旦注册将一直有效直到明确取消。  
怎么取消注册？  
   channel.close()，内部会调用key.cancel()  
   中断channel的读写所在线程引起的channel关闭  
但是这样还不够！  
   key.cancel()仅仅是将key加入cancelledKeys  
   **直到下一次select才真正处理**  
   并且channel的socketfd只有在真正取消注册后才会close(fd)

后果是什么？  
  服务端，问题不大，select调用频繁  
  客户端，通常只有一个连接，关闭channel之后，没有调用select就关闭了selector  
  sockfd没有关闭，停留在CLOSE\_WAIT状态  
正确的处理方式，取消注册也应当作为事件交给reactor处理，及时wakeup做select  
适当的时候调用selector.selectNow()  
  Netty在超过256连接关闭的时候主动调用一次selectNow

static final int CLEANUP_INTERVAL=256;
    private boolean cleanUpCancelledKeys() throws IOException{
        if(cancelledKeys >= CLEANUP_INTERVAL){
            cancelledKeys=0;
            selector.selectNow();
            return true;
        }
        return false;
    }
    //channel关闭的时候
    channel.socket.close();
    cancelledKeys++;

> 博主对陷阱五进行了测试：
> 
> 环境：JDK 1.8 、Mac
> 
> 测试结果：在该环境下，客户端关闭channel和selector后，socket状态是TIME\_WAIT状态，而不是上文说的CLOSE\_WAIT，即使关闭selector前调用selector.selectNow()也是一样的结果，而且经过不太长的一段时间后，socket占用的端口就会被回收。所以该环境下即使客户端也并没有调用selector.selectNow()。
> 
> [https://blog.csdn.net/zj6257/article/details/78655642][https_blog.csdn.net_zj6257_article_details_78655642]
> 
> 疑问：哪位大神能解释一下这个现象，是环境的问题吗？

### 陷阱6：同时注册OP\_ACCPET和OP\_READ，同时注册OP\_CONNECT和OP\_WRITE ###

在底层来说，只有两种事件:read和write  
Java NIO还引入了OP\_ACCEPT和OP\_CONNECT  
  OP\_ACCEPT、OP\_READ == Read  
  OP\_CONNECT、OP\_WRITE == Write  
同时注册OP\_ACCEPT和OP\_READ ,或者同时注册OP\_CONNECT和OP\_WRITE在不同平台上产生错误的行为，避免这样做！

### 陷阱7：正确处理connect ###

SocketChannel.connect方法在非阻塞模式下可能返回false，切记判断返回值  
    如果是loopback连接，可能直接返回true，表示连接成功  
    返回false，后续处理  
       注册channel到selector,监听OP\_CONNECT事件  
       在OP\_CONNECT触发后，调用SocketChannel.finishConnect成功后，连接才真正建立  
陷阱：  
    没有判断connect返回值  
    没有调用finishConnect  
    在OP\_CONNECT触发后，没有移除OP\_CONNECT，导致SelectionKey一直处于就绪状态，空耗CPU  
       OP\_CONNECT只能在还没有连接的channel上注册

### **忠告** ###

尽量不要尝试实现自己的nio框架，除非有经验丰富的工程师  
尽量使用经过广泛实践的开源NIO框架Mina、Netty3、xSocket  
尽量使用最新稳定版JDK  
遇到问题的时候，也许你可以先看下java的bug database

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