BIO与NIO

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一、BIO

1、服务端程序：

• 服务端使用8081端口打开服务，不断接入客户端请求，每接入一个请求，都创建一个线程来处理这个请求。
• 处理逻辑：读取客户端传来的信息，之后想客户端写信息。

2、客户端程序：

• 客户端创建socket去连接服务端，之后想服务端写信息，并且读取服务端传来的信息。

 

服务端阻塞的几个点：

• serverSocket.accept();//如果没有客户端接入,主线程阻塞在这里
• 输入流InputStream的read操作也会阻塞：直到“有数据可读”或者“可用数据读取完毕”或者“发生异常”
• 输出流OutputStream的write操作也会阻塞：直到“所有要发送的字节全部写入”或者“发生异常”

 

二、NIO

1、服务端程序

• nio三组件：
  • Buffer：用于存取数据，最主要的是ByteBuffer
    • position：下一个将被操作的字节位置
    • limit：在写模式下表示可以进行写的字节数，在读模式下表示可以进行读的字节数
    • capacity：Buffer的大小
  • Channel：用于传输数据，与Buffer相互配合
  • Selector：多路复用器。轮询注册在其上的Channel，当发现某个或者多个Channel处于“就绪状态”后（有新的TCP链接接入、读、写事件），从阻塞状态返回就绪的Channel的SelectionKey集合，之后进行IO操作。
• selector.select()：阻塞，直到有“就绪事件”发生或抛出异常

2、客户端程序

 

附：ByteBuffer使用JVM堆内存和使用堆外内存的区别：（图片来自尚硅谷的NIO教程）

• 使用堆内存：
  • 应用程序将数据写入用户地址空间（JVM）中，之后将用户地址空间中的数据拷贝到内核地址空间（操作系统）
• 使用堆外内存：
  • 直接在物理内存开辟空间，应用程序直接将数据写入物理内存，之后操作系统将其写入硬盘 - “零拷贝”

 

三、BIO与NIO的比较

1、线程数

• BIO：一个客户端连接就要使用一个服务端线程来进行处理
  • 可能会有大量的想爱你成处于休眠状态，只是等待输入或输出（阻塞）
  • 为每个线程分配调用栈，大约1M，服务端内存吃紧
  • 即使服务端内存很大，线程数太大会导致线程上下文切换浪费大量时间
• NIO：一个服务端线程操作一个Selector，就可以处理成千上万的客户端连接

2、阻塞情况

• BIO：读、写、接受连接都会发生阻塞
• NIO：只有Selector.select()会阻塞，其实是等待Channel上的“就绪事件”

3、面向对象

• BIO：面向流
• NIO：面向Buffer

4、适合点

• BIO：如果你有少量的连接使用非常高的带宽，一次发送大量的数据，也许典型的IO服务器实现可能非常契合
• NIO：如果需要管理同时打开的成千上万个连接，这些连接每次只是发送少量的数据，例如聊天服务器，实现NIO的服务器可能是一个优势。

 

四、Reactor模型

主从模型：

• 主线程池：
  • 全部由NIO线程组成，使用线程池是因为担心性能问题
  • 接收客户端连接请求，可能包含认证
  • 接收到客户端的连接请求并处理完成（比如认证）后，将创建出来的SocketChannel（查看上边的NIOServer类）注册到次线程池的某一条NIO线程上，之后这条NIO线程进行IO操作。
• 次线程池：
  • 全部由NIO线程组成
  • 进行IO操作（编解码、业务逻辑等）