一、问题
BIO 和 NIO 作为 Server 端，当建立了 10 个连接时，分别产生多少个线程？
答案： 因为传统的 IO 也就是 BIO 是同步线程堵塞的，所以每个连接都要分配一个专用线程来处理请求，这样 10 个连接就会创建 10 个线程去处理。而 NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型，它的核心技术是多路复用，可以使用一个链接上的不同通道来处理不同的请求，所以即使有 10 个连接，对于 NIO 来说，开启 1 个线程就够了。
二、BIO 代码实现
public class DemoServer extends Thread {
private ServerSocket serverSocket;
public int getPort() {
return serverSocket.getLocalPort();
}
public void run() {
try {
serverSocket = new ServerSocket(0);
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept();
RequestHandler requestHandler = new RequestHandler(socket);
requestHandler.start();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (serverSocket != null) {
try {
serverSocket.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
DemoServer server = new DemoServer();
server.start();
try (Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), server.getPort())) {
BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(client.getInputStream()));
bufferedReader.lines().forEach(s -> System.out.println(s));
}
}
}
// 简化实现，不做读取，直接发送字符串
class RequestHandler extends Thread {
private Socket socket;
RequestHandler(Socket socket) {
this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
try (PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());) {
out.println("Hello world!");
out.flush();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
- 服务器端启动 ServerSocket，端口 0 表示自动绑定一个空闲端口。
- 调用 accept 方法，阻塞等待客户端连接。
- 利用 Socket 模拟了一个简单的客户端，只进行连接、读取、打印。
- 当连接建立后，启动一个单独线程负责回复客户端请求。
这样，一个简单的 Socket 服务器就被实现出来了。
(图片来源于杨晓峰)
三、NIO 代码实现
public class NIOServer extends Thread {
public void run() {
try (Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocket = ServerSocketChannel.open();) {// 创建 Selector 和 Channel
serverSocket.bind(new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(), 8888));
serverSocket.configureBlocking(false);
// 注册到 Selector，并说明关注点
serverSocket.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
selector.select();// 阻塞等待就绪的 Channel，这是关键点之一
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();
while (iter.hasNext()) {
SelectionKey key = iter.next();
// 生产系统中一般会额外进行就绪状态检查
sayHelloWorld((ServerSocketChannel) key.channel());
iter.remove();
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void sayHelloWorld(ServerSocketChannel server) throws IOException {
try (SocketChannel client = server.accept();) { client.write(Charset.defaultCharset().encode("Hello world!"));
}
}
// 省略了与前面类似的 main
}
- 首先，通过 Selector.open() 创建一个 Selector，作为类似调度员的角色。
- 然后，创建一个 ServerSocketChannel，并且向 Selector 注册，通过指定 SelectionKey.OP_ACCEPT，告诉调度员，它关注的是新的连接请求。注意：为什么我们要明确配置非阻塞模式呢？这是因为阻塞模式下，注册操作是不允许的，会抛出 IllegalBlockingModeException 异常。
- Selector 阻塞在 select 操作，当有 Channel 发生接入请求，就会被唤醒。
- 在 sayHelloWorld 方法中，通过 SocketChannel 和 Buffer 进行数据操作，在本例中是发送了一段字符串。
可以看到，在前面两个样例中，IO 都是同步阻塞模式，所以需要多线程以实现多任务处理。而 NIO 则是利用了单线程轮询事件的机制，通过高效地定位就绪的 Channel，来决定做什么，仅仅 select 阶段是阻塞的，可以有效避免大量客户端连接时，频繁线程切换带来的问题，应用的扩展能力有了非常大的提高。下面这张图对这种实现思路进行了形象地说明。
(图片来源于杨晓峰)
四、参考资料
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