阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

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;}@Overridepublic 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 ChannelserverSocket.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

Java核心36讲

近期热门文章

Java 最常见的 200+ 面试题

如果你喜欢本文，扫描二维码关注微信公众号「王磊的博客」