NIO与IO
1、阻塞IO实例：
public void serve(int portNumber) throws IOException {
//创建一个新的 ServerSocket，用以监听指定端口上的连接请求
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(portNumber);
//对accept()方法的调用将被阻塞，直到一个连接建立
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
//这些流对象都派生于该套接字的流对象，创建一个缓冲区存储输入流
BufferedReader in = new BufferedReader(
new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
PrintWriter out =
new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
String request, response;
//处理循环开始
while ((request = in.readLine()) != null) {
if ("Done".equals(request)) {
break;
}
//请求被传递给服务器的处理方法
response = processRequest(request);
//服务器的响应被发送给了客户端
out.println(response);
//继续执行处理循环
}
}
private String processRequest(String request){
return "Processed";
}
上面的实例只能同时处理一个连接，要管理多个并发客户端，需要为每个新的客户端socket创建一个新的Thread，如下图：
image.png
这种方案的影响：
①在任何时候都可能有大量的线程处于休眠状态，只是等待输入或者输出数据就绪，这可能算是一种资源浪费。
②需要为每个线程的调用栈都分配内存，其默认值大小区间为64 KB到1 MB，具体取决于操作系统。
③即使Java虚拟机（JVM）在物理上可以支持非常大数量的线程，但是远在到达该极限之前，上下文切换所带来的开销就会带来麻烦，例如，在达到10 000个连接的时候。
虽然这种并发方案对于支撑中小数量的客户端来说还算可以接受，但是为了支撑100 000或者更多的并发连接所需要的资源使得它很不理想
2、NIO
非阻塞设计，其实际上消除了IO的那些弊端。
实例：
public void serve(int port) throws IOException {
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverChannel.configureBlocking(false);
ServerSocket ss = serverChannel.socket();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port);
//将服务器绑定到选定的端口
ss.bind(address);
//打开Selector来处理 Channel
Selector selector = Selector.open();
//将ServerSocket注册到Selector以接受连接
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
final ByteBuffer msg = ByteBuffer.wrap("Hi!\r\n".getBytes());
for (;;){
try {
//等待需要处理的新事件；阻塞将一直持续到下一个传入事件
selector.select();
} catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
//handle exception
break;
}
//获取所有接收事件的SelectionKey实例
Set<SelectionKey> readyKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = readyKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
iterator.remove();
try {
//检查事件是否是一个新的已经就绪可以被接受的连接
if (key.isAcceptable()) {
ServerSocketChannel server =
(ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel client = server.accept();
client.configureBlocking(false);
//接受客户端，并将它注册到选择器
client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE |
SelectionKey.OP_READ, msg.duplicate());
System.out.println(
"Accepted connection from " + client);
}
//检查套接字是否已经准备好写数据
if (key.isWritable()) {
SocketChannel client =
(SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer buffer =
(ByteBuffer) key.attachment();
while (buffer.hasRemaining()) {
//将数据写到已连接的客户端
if (client.write(buffer) == 0) {
break;
}
}
//关闭连接
client.close();
}
} catch (IOException ex) {
key.cancel();
try {
key.channel().close();
} catch (IOException cex) {
// ignore on close
}
}
}
}
}
image.png
图1-2 使用Selector的非阻塞I/O
class java.nio.channels.Selector是Java的非阻塞I/O实现的关键。它使用了事件通知API以确定在一组非阻塞套接字中有哪些已经就绪能够进行I/O相关的操作。因为可以在任何的时间检查任意的读操作或者写操作的完成状态，所以如图1-2所示，一个单一的线程便可以处理多个并发的连接。
总体来看，与阻塞I/O模型相比，这种模型提供了更好的资源管理：
使用较少的线程便可以处理许多连接，因此也减少了内存管理和上下文切换所带来开销；
当没有I/O操作需要处理的时候，线程也可以被用于其他任务。
尽管已经有许多直接使用Java NIO API的应用程序被构建了，但是要做到如此正确和安全并不容易。特别是，在高负载下可靠和高效地处理和调度I/O操作是一项繁琐而且容易出错的任务
参考：《Netty in Action》
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