NIO编程（同步阻塞与同步非阻塞详解） |
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NIO编程（同步阻塞与同步非阻塞详解）
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NIO同步阻塞与同步非阻塞
BIO与NIO
IO为同步阻塞形式,NIO为同步非阻塞形式,NIO并没有实现异步,在JDK1.7后升级NIO库包，支持异步非阻塞 同学模型NIO2.0(AIO) BIO（同步阻塞式IO）同步阻塞式IO，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。 NIO（同步非阻塞式IO）同步非阻塞式IO，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。 AIO（异步非阻塞式IO）异步非阻塞式IO，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。 BIO（IO）与NIO区别其本质就是阻塞和非阻塞的区别 什么是阻塞？应用程序在获取网络数据的时候,如果网络传输数据很慢，就会一直等待,直到传输完毕为止。 什么是非阻塞？应用程序直接可以获取已经准备就绪好的数据,无需等待。 同步时，应用程序会直接参与IO读写操作,并且我们的应用程序会直接阻塞到某一个方法上,直到数据准备就绪；或者采用轮训的策略实时检查数据的就绪状态,如果就绪则获取数据. 异步时,则所有的IO读写操作交给操作系统,与我们的应用程序没有直接关系，我们程序不需要关系IO读写，当操作系统完成了IO读写操作时,会给我们应用程序发送通知,我们的应用程序直接拿走数据极即可。 伪异步问题思考 如何解决同步阻塞IO？ 答：使用伪异步阻塞IO（多线程）！ 由于BIO一个客户端需要一个线程去处理，因此我们进行优化，后端使用线程池来处理多个客户端的请求接入，形成客户端个数M：线程池最大的线程数N的比例关系，其中M可以远远大于N，通过线程池可以灵活的调配线程资源，设置线程的最大值，防止由于海量并发接入导致线程耗尽。 原理：当有新的客户端接入时，将客户端的Socket封装成一个Task（该Task任务实现了java的Runnable接口）投递到后端的线程池中进行处理，由于线程池可以设置消息队列的大小以及线程池的最大值，因此，它的资源占用是可控的，无论多少个客户端的并发访问，都不会导致资源的耗尽或宕机。 使用多线程支持多个请求服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。 代码示例Tcp服务端 public class TcpServer { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("Socket tcp服务端启动。。。。"); ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080); //等待客户端请求 try { while (true) { Socket accept = serverSocket.accept(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try{ InputStream inputStream = accept.getInputStream(); //转换成string类型 byte[] bytes = new byte[1024]; int read = inputStream.read(bytes); String str = new String(bytes, 0, read); System.out.println("服务端接受客户端内容："+str); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } } }).start(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { serverSocket.close(); } } }Tcp客户端 public class TcpClient { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("Socket tcp客户端启动..."); Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8080); OutputStream outputStream = socket.getOutputStream(); outputStream.write("勒布朗-詹姆斯".getBytes()); socket.close(); } } 运行结果在服务器端没有收到客户端任何数据的时候，一直等待。则被称为服务器阻塞IO。 注意⚠️：但是，伪异步没有真正解决阻塞IO核心。 当我们频繁创建线程时，他会占电脑CPU内存，导致电脑宕机，由此，我们在用伪异步处理同步阻塞IO的时候推荐使用线程池来管理！ 使用线程池管理线程将上面TcpServer改成： public class TcpServer { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("Socket tcp服务端启动。。。。"); ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool(); ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080); //等待客户端请求 try { while (true) { Socket accept = serverSocket.accept(); executorService.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try{ InputStream inputStream = accept.getInputStream(); //转换成string类型 byte[] bytes = new byte[1024]; int read = inputStream.read(bytes); String str = new String(bytes, 0, read); System.out.println("服务端接受客户端内容："+str); }catch (Exception e){ e.printStackTrace(); } } }); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); }finally { serverSocket.close(); } } }TcpClient代码不变。 IO模型关系NIO客户端 public class NioClient { // nio异步非阻塞IO public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("客户端已经启动..."); //1、创建通道 SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1",8080)); //2、切换异步非阻塞 sChannel.configureBlocking(false); //3、指定缓冲区大小 ByteBuffer allocate = ByteBuffer.allocate(1024); Scanner scanner = new Scanner(System.in); System.out.println("请输入内容："); while (scanner.hasNext()){ System.out.println("请输入内容："); String str = scanner.next(); allocate.put((new Date().toString()+"\n"+str).getBytes()); //4、切换到读取模式 allocate.flip(); sChannel.write(allocate); allocate.clear(); } sChannel.close(); } }NIO服务器端 public class NioServer { public static void main(String[] args) throws IOException { System.out.println("服务端已经启动..."); //1、创建通道 ServerSocketChannel sChannel = ServerSocketChannel.open(); //2、切换异步非阻塞 sChannel.configureBlocking(false); //3、绑定连接 sChannel.bind(new InetSocketAddress(8080)); //4、获取选择器 Selector selector =Selector.open(); //5、将通道注册到选择器，并且"指定监听接受事件"。 sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); //6、轮训式 获取选择"已经准备就绪"的事件 while (selector.select()>0){ // 7.获取当前选择器所有注册的"选择键(已经就绪的监听事件)" Iterator iterator = selector.selectedKeys().iterator(); while(iterator.hasNext()){ //8.获取准备就绪的事件 SelectionKey sk = iterator.next(); //9.判断具体是什么事件准备就绪 if(sk.isAcceptable()){ // 10.若"接受就绪",获取客户端连接 SocketChannel socketChannel = sChannel.accept(); //11.设置阻塞模式 socketChannel.configureBlocking(false); //12.将该通道注册到服务器上 socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); }else if(sk.isReadable()){ // 13.获取当前选择器"就绪" 状态的通道 SocketChannel socketChannel=(SocketChannel)sk.channel(); // 14.读取数据 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024); int len=0; while ((len=socketChannel.read(buffer))>0){ buffer.flip(); System.out.println(new String(buffer.array(),0,len)); buffer.clear(); } } } iterator.remove(); } sChannel.close(); } }运行结果 客户端： 1、SelectionKey.OP_READ 2、SelectionKey.OP_WRITE 3、SelectionKey.OP_ACCEPT 4、SelectionKey.OP_CONNECT 如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下： int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE; 在SelectionKey类的源码中我们可以看到如下的4中属性，四个变量用来表示四种不同类型的事件：可读、可写、可连接、可接受连接 |
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