当前位置: 首页 > news >正文

Java学习笔记-day04-NIO核心依赖多路复用小记

NIO允许一个线程同时处理多个连接,而不会因为一个连接的阻塞而导致其他连接被阻塞。核心是依赖操作系统的多路复用机制。

操作系统的多路复用机制

多路复用是一种操作系统的 I/O 处理机制,允许单个进程(或线程)同时监视多个输入或输出流的就绪状态。这样,一个进程就能够通过一个系统调用来等待多个事件,而不是为每个事件创建一个独立的进程或线程。

多路复用常见机制

  1. select: select 是一个系统调用,通过它可以同时监视多个文件描述符(通常是套接字)。当其中任何一个文件描述符准备好进行读取或写入时,select 就会返回,并告诉程序哪些文件描述符处于就绪状态。

  2. poll: poll 也是一个系统调用,它和 select 类似,但是对文件描述符的管理更加灵活,而且没有文件描述符数目的限制。

  3. epoll: epoll 是 Linux 中引入的一种多路复用机制,相对于 selectpoll 具有更好的性能。epoll 使用事件通知的方式,只关心那些发生了变化的文件描述符,减少了遍历全部文件描述符的开销。

网络请求的流程

当客户端请求到达服务器时,整个流程可以分为以下几个步骤,涉及用户态和内核态的协同工作:

  1. 服务器启动: 服务器程序在用户态中启动,并创建一个监听 socket。这个监听 socket 负责接收客户端的连接请求。

  2. 监听连接: 服务器使用 select 或其他多路复用的系统调用,将监听 socket 添加到文件描述符集合中,然后阻塞等待事件发生。这时用户程序告诉内核要监听哪些文件描述符,而这些文件描述符通常是由 accept 等系统调用返回的新连接。

  3. 客户端连接: 当有客户端发起连接请求时,内核接收到连接请求,然后将新的连接 socket(客户端连接的文件描述符)添加到文件描述符集合中。此时内核通知用户程序,有文件描述符就绪。

  4. 处理连接: 用户程序从 select 返回后,检查文件描述符集合,确定哪些连接处于就绪状态。然后,用户程序可以通过 accept 接受新的连接,获得新的文件描述符,并处理与客户端的通信。

下面是一个简化的伪代码示例:

// 服务器启动
int listen_fd = create_and_bind_socket(port);
listen(listen_fd, SOMAXCONN);// 设置监听 socket 到文件描述符集合
fd_set master_fds;
FD_ZERO(&master_fds);
FD_SET(listen_fd, &master_fds);
int max_fd = listen_fd;while (true) {fd_set read_fds = master_fds;// 使用 select 监听文件描述符int ready = select(max_fd + 1, &read_fds, NULL, NULL, NULL);if (ready == -1) {// 处理错误} else {// 检查文件描述符集合,确定哪些连接就绪for (int i = 0; i <= max_fd; ++i) {if (FD_ISSET(i, &read_fds)) {if (i == listen_fd) {// 有新连接int new_fd = accept(listen_fd, ...);FD_SET(new_fd, &master_fds);if (new_fd > max_fd) {max_fd = new_fd;}} else {// 有数据可读handle_data(i);}}}}
}

在这个示例中,listen_fd 是监听 socket 的文件描述符,当有新的连接到达时,会使用 accept 获得新的文件描述符,然后将其添加到文件描述符集合中。select 会在有文件描述符就绪时返回,用户程序通过检查文件描述符集合确定哪些连接可以进行处理。

这个监听 socket 并不是客户端的连接请求,而是用于接受客户端连接的准备工作。客户端连接请求是在客户端发起连接时生成的。

文件描述符

在类Unix/Linux系统中,一切皆文件,包括网络连接。

文件描述符(File Descriptor)是用于标识已打开文件或I/O资源的整数。对于网络连接,文件描述符是内核用于跟踪每个连接的标识符。当一个客户端连接到服务器时,内核为这个连接分配一个文件描述符,通过这个文件描述符,内核能够管理和操作与客户端之间的I/O操作。

连接的表示

在 Linux 系统下,客户端与服务器之间的连接通常被抽象为文件描述符。这是因为内核为每个连接分配了一个文件描述符,通过这个文件描述符可以进行对应连接的读、写等I/O操作。文件描述符是一种通用的抽象,通过它,可以使用相同的接口进行文件、网络连接等各种I/O操作。

文件描述符(File Descriptor)并不是一个真正的文件

在 Linux 下,文件描述符(File Descriptor)并不是一个真正的文件,而是一个整数,用于标识已打开文件或 I/O 资源。每个客户端连接到服务器时,内核会为该连接分配一个文件描述符。这个文件描述符在内核中用于跟踪和管理该连接的相关信息,包括读写数据等 I/O 操作。
Linux 内核并不会创建一个真正的文件来存放客户端的请求内容、客户端的 IP 和端口等信息。相反,它在内核中维护了一个数据结构来表示每个连接的状态,这个数据结构包含了与连接相关的信息。这个信息通常被称为 socket(套接字),是用于在网络上进行通信的抽象。
当客户端发起连接时,内核会分配一个 socket,并分配一个文件描述符用于标识这个 socket。该文件描述符被传递给用户程序,用户程序可以通过这个文件描述符进行对应连接的读写操作。客户端的 IP 地址和端口等信息通常可以通过相应的系统调用获取,而不是通过创建一个文件。
总之,Linux 中的文件描述符不是一个实际的文件,而是用于标识和操作已打开的 I/O 资源,其中包括网络连接。相关的信息则在内核中以 socket 的形式存在,而不是在文件中。

用户态和内核态

在操作系统中,用户态(User Mode)和内核态(Kernel Mode)是指操作系统与应用程序之间的两个不同的运行级别或权限级别。这两个模式之间的切换是由操作系统内核控制的,而且涉及到处理器的特权级别。

  1. 用户态(User Mode):

    • 在用户态运行的是应用程序代码。在这个级别下,应用程序只能访问自己的内存空间,不能直接访问操作系统的内核空间。
    • 用户态的应用程序不能执行一些特权指令,例如直接访问硬件设备或执行特定的系统管理任务。
  2. 内核态(Kernel Mode):

    • 内核态是操作系统内核运行的级别。在这个级别下,操作系统具有较高的特权,可以执行所有指令,包括直接访问硬件设备、修改系统控制寄存器等。
    • 操作系统内核负责管理系统的资源,处理中断、异常和系统调用,以及执行一些特权操作。
  3. 切换:

    • 当应用程序需要执行一些特权操作(例如打开一个文件、发送网络数据等)时,就需要从用户态切换到内核态。这个切换是通过系统调用(System Call)来触发的。
    • 当发生中断、异常或系统调用时,处理器会从用户态切换到内核态,执行相应的内核代码。完成后,再切换回用户态继续执行应用程序代码。
  4. 切换的目的:

    • 切换到内核态的目的是为了执行一些需要较高权限或操作系统特权的任务,例如管理系统资源、执行设备驱动程序等。
    • 切换回用户态后,应用程序可以继续执行。这种切换的目的是为了保护系统的安全性和稳定性,防止应用程序直接访问敏感的系统资源。

总的来说,用户态和内核态的划分是为了保障系统的安全性和稳定性,确保应用程序不能随意访问和修改系统的关键资源。用户态和内核态之间的切换是由操作系统内核控制的,它会根据需要在两者之间进行切换。

文件描述符集合

在用户态,通过 select 系统调用的参数中的文件描述符集合(通常是 fd_set)来告诉内核要监听哪些文件描述符。fd_set 是一个数据结构,它使用一个位图来表示文件描述符的状态,每个位表示一个文件描述符。

在调用 select 时,用户程序会将自己关心的文件描述符添加到 fd_set 中。在 select 返回后,用户程序可以检查 fd_set 来确定哪些文件描述符处于就绪状态。就绪状态通常表示有数据可读、有数据可写或者发生了错误。

下面是一个简化的示例:

#include <sys/select.h>int main() {fd_set read_fds;FD_ZERO(&read_fds);int sockfd = /* 创建并设置socket描述符 */;FD_SET(sockfd, &read_fds);// 设置超时时间为5秒struct timeval timeout;timeout.tv_sec = 5;timeout.tv_usec = 0;// 调用select,监听文件描述符int ready = select(sockfd + 1, &read_fds, NULL, NULL, &timeout);if (ready == -1) {// 处理错误} else if (ready == 0) {// 超时} else {// 检查read_fds,确定哪些文件描述符就绪if (FD_ISSET(sockfd, &read_fds)) {// sockfd 就绪,可以进行读操作}}return 0;
}

在这个示例中,通过 FD_SETsockfd 添加到 read_fds 中,然后调用 select 来监听这个文件描述符。当 select 返回后,通过检查 FD_ISSET 可以确定 sockfd 是否处于就绪状态,进而进行相应的操作。

用户程序在调用 select 之前,需要设置好相应的文件描述符集合,并在 select 返回后,根据就绪状态进行处理。这种方式允许用户程序选择性地监听和处理多个文件描述符。

相关文章:

Java学习笔记-day04-NIO核心依赖多路复用小记

NIO允许一个线程同时处理多个连接&#xff0c;而不会因为一个连接的阻塞而导致其他连接被阻塞。核心是依赖操作系统的多路复用机制。 操作系统的多路复用机制 多路复用是一种操作系统的 I/O 处理机制&#xff0c;允许单个进程&#xff08;或线程&#xff09;同时监视多个输入…...

Java+springboot+vue智慧校园源码,数据云平台Web端+小程序教师端+小程序家长端

技术架构&#xff1a; Javaspringbootvue element-ui小程序电子班牌&#xff1a;Java Android演示自主版权。 智慧校园电子班牌人脸识别系统全套源码&#xff0c;包含&#xff1a;数据云平台Web端小程序教师端小程序家长端电子班牌 学生端。 电子班牌系统又称之为智慧班牌&am…...

算法日志的存在核心在于搭建自检系统

"相信每一个人执行与日志有关的任务都会遇到这样难题吧&#xff1f;长达几万行的日志&#xff0c;如果我们单纯用肉眼去一个个排查&#xff0c;那么恐怕所耗费的时间是以天为计量单位了。当然这是一种比较夸张的情况&#xff0c;根据我的项目经验&#xff0c;正常情况是十…...

【2023开发组一等奖】定位家乡味——北京市老乡探店寻味系统

作品介绍 1 需求分析 中国人的身上都系着两根线,一条线牵引着我们去远方,一条线牵引着我们归故乡。在当今社会,我们因为各种各样的原因背起行囊远离故乡去往千里之外的远方,而那暗涌在血脉的乡愁总会使我们在看到家乡菜的时候,心底溢出一种不可言说的温暖。那么,当你在异…...

37-数据类型,一元运算符typeof,字符串string,布尔Boolean,未定义undefined,空null,数组Array

<body><script>// 0.1加0.2不等于0.3&#xff0c;正确的运算方法如下console.log(0.10.2);var x 0.1;var y 0.2;console.log((x*10y*10)/10);</script> </body> 简单数据类型&#xff08;5种&#xff09;&#xff1a;数字number&#xff0c;字符串s…...

zabbix部署

zabbix部署 部署zabbix服务被监测主机部署zabbix-agent2 使用版本 组件版本centos7.9zabbix5.0php7.2.24MariaDB5.5.68 部署zabbix服务 关闭防火墙和selinux [rootnode ~]# systemctl status firewalld ● firewalld.service - firewalld - dynamic firewall daemonLoaded: …...

深入理解Java源码:提升技术功底,深度掌握技术框架,快速定位线上问题

为什么要看源码&#xff1a; 1、提升技术功底&#xff1a; 学习源码里的优秀设计思想&#xff0c;比如一些疑难问题的解决思路&#xff0c;还有一些优秀的设计模式&#xff0c;整体提升自己的技术功底 2、深度掌握技术框架&#xff1a; 源码看多了&#xff0c;对于一个新技术…...

寒假前端第一次作业

1、用户注册&#xff1a; <!DOCTYPE html> <html lang"en"> <head><meta charset"UTF-8"><meta name"viewport" content"widthdevice-width, initial-scale1.0"><title>用户注册</title> …...

【LabVIEW FPGA入门】创建第一个LabVIEW FPGA程序

本教程仅以compactRIO&#xff08;FPGA-RT&#xff09;举例 1.系统配置 1.1软件安装 FPGA-RT 1. LabVIEW Development System (Full or Professional) 2. LabVIEW Real-Time Module 3. LabVIEW FPGA Module 4. NI-RIO drivers 1.2硬件配置 1.使用线缆连接CompactRIO至主机…...

【STM32】STM32学习笔记-USART串口数据包(28)

00. 目录 文章目录 00. 目录01. 串口简介02. HEX数据包03. 文本数据包04. HEX数据包接收05. 文本数据包接收06. 预留07. 附录 01. 串口简介 串口通讯(Serial Communication)是一种设备间非常常用的串行通讯方式&#xff0c;因为它简单便捷&#xff0c;因此大部分电子设备都支持…...

Java网络爬虫--HttpClient

目录标题 技术介绍有什么优点&#xff1f;怎么在项目中引入&#xff1f; 请求URLEntityUtils 类GET请求带参数的GET请求POST请求 总结 技术介绍 HttpClient 是 Apache Jakarta Common 下的子项目&#xff0c;用来提供高效的、功能丰富的、支持 HTTP 协议的客户端编程工具包。相…...

若依项目的table列表中对每一个字段增加排序按钮(单体版和前后端分离版)

一、目标:每一个字段都添加上下箭头用来排序 只需要更改前端代码,不需要更改后端代码,后面会讲解原理 二、单体版实现方式: 1.在options中添加sortable:true 2.在需要排序的字段中添加sortable:true 三、前后端分离版 1.el-table上添加@sort-change=“handleSortChange”…...

Linux自动化部署脚本

1:最近项目部署比较频繁终于熬不住了 就有下面的这东西 #!/bin/sh #报错停止运行 set -e # 获取tomcat的PID TOMCAT_PID$(ps -ef | grep tomcat | grep -v grep | awk {print $2}) # tomcat的启动文件位置 START_TOMCAT/mnt/tomcat/bin/startup.sh # 项目文件部署位置 PROJECT…...

lvgl修改图片大小上限

在lvgl中读取图片文件时&#xff0c;被读取的图片具有上限&#xff0c;也就是2048像素。这会造成两个非预期的结果&#xff1a; 超过2048像素的部分会被裁去。表示图片的结构体lv_img_t中的w和h变量值是图片像素被2048求余。例如&#xff0c;当一个图片高为2048像素时&#xf…...

阻止持久性攻击改善网络安全

MITRE ATT&CK框架是一个全球可访问的精选知识数据库&#xff0c;其中包含基于真实世界观察的已知网络攻击技术和策略。持久性是攻击者用来访问系统的众多网络攻击技术之一;在获得初始访问权限后&#xff0c;他们继续在很长一段时间内保持立足点&#xff0c;以窃取数据、修改…...

MFC与Qt多个控件响应统一响应消息处理

就目前使用C开发框架来说&#xff0c;今天来讲述下MFC框架下与Qt框架下&#xff0c;如何让多个控件响应统一消息处理方法。 功能&#xff1a;假设有5个按钮&#xff0c;需要响应同一个处理函数&#xff0c;该如何实现呢&#xff1f; Qt方式 开发环境&#xff1a;win10 VS201…...

Camunda rest api鉴权

对于rest api 不能没有限制的任何人随意调用&#xff0c;需要提供账号信息。 一&#xff1a;工作流引擎增加过滤器 /*** 对/engine-rest/*进行鉴权&#xff0c;防止非法攻击* 客户端调用需要配置用户凭证否则报错401* camunda.bpm.client.basic-auth.username* camunda.bpm.cl…...

【PostgreSQL】在DBeaver中实现序列、函数、视图、触发器设计

【PostgreSQL】在DBeaver中实现序列、函数、触发器、视图设计 基本配置一、序列1.1、序列使用1.1.1、设置字段为主键&#xff0c;数据类型默认整型1.1.2、自定义序列&#xff0c;数据类型自定义 1.2、序列延申1.2.1、理论1.2.2、测试1.2.3、小结 二、函数2.1、SQL直接创建2.1.1…...

PyQt5-小总结

之前学习PyQt5&#xff0c;然后那段时间想做一个桌面小程序&#xff0c;后来由于学习内容较多就做了一小部分&#xff0c;但是可以进行页面跳转。大家如果是初学者对Python感兴趣而且刚学数据库时可以看看代码&#xff0c;可能会有点启发。 效果&#xff1a; 登录进来是这&…...

vue父组件给子组件传值,子组件不渲染的原因及解决方法

父组件传递给子组件的数据&#xff0c;如果是一个复杂对象&#xff08;例如一个数组或对象&#xff09;&#xff0c;那么子组件只会监听对象的引用而不是对象的内容。这意味着当对象的内容发生变化时&#xff0c;子组件不会更新。 解决&#xff1a; 1、在子组件使用 watch 监听…...

生成xcframework

打包 XCFramework 的方法 XCFramework 是苹果推出的一种多平台二进制分发格式&#xff0c;可以包含多个架构和平台的代码。打包 XCFramework 通常用于分发库或框架。 使用 Xcode 命令行工具打包 通过 xcodebuild 命令可以打包 XCFramework。确保项目已经配置好需要支持的平台…...

反向工程与模型迁移:打造未来商品详情API的可持续创新体系

在电商行业蓬勃发展的当下&#xff0c;商品详情API作为连接电商平台与开发者、商家及用户的关键纽带&#xff0c;其重要性日益凸显。传统商品详情API主要聚焦于商品基本信息&#xff08;如名称、价格、库存等&#xff09;的获取与展示&#xff0c;已难以满足市场对个性化、智能…...

【Linux】C语言执行shell指令

在C语言中执行Shell指令 在C语言中&#xff0c;有几种方法可以执行Shell指令&#xff1a; 1. 使用system()函数 这是最简单的方法&#xff0c;包含在stdlib.h头文件中&#xff1a; #include <stdlib.h>int main() {system("ls -l"); // 执行ls -l命令retu…...

使用van-uploader 的UI组件,结合vue2如何实现图片上传组件的封装

以下是基于 vant-ui&#xff08;适配 Vue2 版本 &#xff09;实现截图中照片上传预览、删除功能&#xff0c;并封装成可复用组件的完整代码&#xff0c;包含样式和逻辑实现&#xff0c;可直接在 Vue2 项目中使用&#xff1a; 1. 封装的图片上传组件 ImageUploader.vue <te…...

P3 QT项目----记事本(3.8)

3.8 记事本项目总结 项目源码 1.main.cpp #include "widget.h" #include <QApplication> int main(int argc, char *argv[]) {QApplication a(argc, argv);Widget w;w.show();return a.exec(); } 2.widget.cpp #include "widget.h" #include &q…...

什么是EULA和DPA

文章目录 EULA&#xff08;End User License Agreement&#xff09;DPA&#xff08;Data Protection Agreement&#xff09;一、定义与背景二、核心内容三、法律效力与责任四、实际应用与意义 EULA&#xff08;End User License Agreement&#xff09; 定义&#xff1a; EULA即…...

Python如何给视频添加音频和字幕

在Python中&#xff0c;给视频添加音频和字幕可以使用电影文件处理库MoviePy和字幕处理库Subtitles。下面将详细介绍如何使用这些库来实现视频的音频和字幕添加&#xff0c;包括必要的代码示例和详细解释。 环境准备 在开始之前&#xff0c;需要安装以下Python库&#xff1a;…...

LangChain知识库管理后端接口:数据库操作详解—— 构建本地知识库系统的基础《二》

这段 Python 代码是一个完整的 知识库数据库操作模块&#xff0c;用于对本地知识库系统中的知识库进行增删改查&#xff08;CRUD&#xff09;操作。它基于 SQLAlchemy ORM 框架 和一个自定义的装饰器 with_session 实现数据库会话管理。 &#x1f4d8; 一、整体功能概述 该模块…...

MFC 抛体运动模拟:常见问题解决与界面美化

在 MFC 中开发抛体运动模拟程序时,我们常遇到 轨迹残留、无效刷新、视觉单调、物理逻辑瑕疵 等问题。本文将针对这些痛点,详细解析原因并提供解决方案,同时兼顾界面美化,让模拟效果更专业、更高效。 问题一:历史轨迹与小球残影残留 现象 小球运动后,历史位置的 “残影”…...

BLEU评分:机器翻译质量评估的黄金标准

BLEU评分&#xff1a;机器翻译质量评估的黄金标准 1. 引言 在自然语言处理(NLP)领域&#xff0c;衡量一个机器翻译模型的性能至关重要。BLEU (Bilingual Evaluation Understudy) 作为一种自动化评估指标&#xff0c;自2002年由IBM的Kishore Papineni等人提出以来&#xff0c;…...