IO-BIO NIO

BIO

IO：BIO：Blocking OIO：old

NIO：Non-Blocking NIO：new

BIO问题：会创建很多的线程clone，占用很多COU资源，来回拉扯调度；

问题的根源是“阻塞”。

1.每个Socket接收到，都会创建一个线程，线程的竞争、切换上下文影响性能；
2.每个线程都会占用栈空间和CPU资源；
3.并不是每个socket都进行IO操作，无意义的线程处理；
4.客户端的并发访问增加时。服务端将呈现1:1的线程开销，访问量越大，系统将发生线程栈溢出，线程创建失败，最终导致进程宕机或者僵死，从而不能对外提供服务。

package com.wang;import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;public class BIO {public static void main(String[] args) throws IOException {//实际上是开启了一个线程ServerSocket server = new ServerSocket(9090, 20);System.out.println("step1: new ServerSocket(9090, 20)");while (true) {Socket client = server.accept();System.out.println("step2: client\t"+client.getPort());new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {InputStream in = null;try {in = client.getInputStream();BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(in));while (true){//阻塞String data = reader.readLine();if (data != null){System.out.println(data);}else {client.close();break;}}}catch (Exception e){e.printStackTrace();}}});}}
}

Linux：追踪(JDK1.4以下才能看到效果)：

strace -ff -o log jdk/1.4bin/java SocketBIO
ll

trace：追踪 kernel 与程序的调用关系

vim xx.9837

客户端连接后，accept()就不阻塞了

clone()了一个线程之后，又重新回到accept()阻塞

查看创建的新线程文件：

新线程又开始阻塞了，等待读取数据 rev(5,

用tail -f ooxx.9878(新创建的线程)

当client发送数据后 rev(5,接收数据，打印完之后，又重新阻塞等待接受数据：

NIO

在操作系统层面。解决阻塞问题靠kernerl来解决。

jdk1.8：

package com.wang;import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.StandardSocketOptions;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.LinkedList;public class NIO {public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {LinkedList<SocketChannel> clients = new LinkedList<>();ServerSocketChannel ss = ServerSocketChannel.open();ss.bind(new InetSocketAddress(9090));//不阻塞ss.configureBlocking(false);ss.setOption(StandardSocketOptions.TCP_NODELAY, false);//        StandardSocketOptions.SO_KEEPALIVE
//        StandardSocketOptions.SO_LINGER
//        StandardSocketOptions.SO_RCVBUF
//        StandardSocketOptions.SO_SNDBUF
//        StandardSocketOptions.SO_REUSEADDRwhile (true) {
//            Thread.sleep(1000);SocketChannel client = ss.accept();     // -1 nullif (client == null) {
//                System.out.println("null.....");} else {client.configureBlocking(false);int port = client.socket().getPort();System.out.println("client.port:" + port);clients.add(client);}ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(4096);//遍历已连接进来的客户端for (SocketChannel c : clients) {int num = c.read(buffer);   // >0  0  -1if (num > 0) {buffer.flip();byte[] bytes = new byte[buffer.limit()];buffer.get(bytes);String s = new String(bytes);System.out.println(c.socket().getPort() + " : " + s);}}}}
}

ss.configureBlocking(false);

if(client == null)

多路复用器

上述NIO中，需要轮询每个连接的客户端，不一定每个客户端都有数据发送过来，也就是每一次轮询不一定是“有效的”，造成轮询“徒劳”。

        while (true) {
//            Thread.sleep(1000);SocketChannel client = ss.accept();     // -1 null....//遍历已连接进来的客户端for (SocketChannel c : clients) {....

解决“徒劳”问题靠kernerl来解决。

多条路复用一个电话机：

优点：减少了系统调用的数量

弊端：每次都要传递大量的fd数据给内核

每次都要从头遍历

/**客户端*/
public class Client {public static void main(String[] args) throws Exception {//1. 获取通道SocketChannel sChannel = SocketChannel.open(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9999));//2. 切换非阻塞模式sChannel.configureBlocking(false);//3. 分配指定大小的缓冲区ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);//4. 发送数据给服务端Scanner scan = new Scanner(System.in);while(scan.hasNext()){String str = scan.nextLine();buf.put((new SimpleDateFormat("yyyy/MM/dd HH:mm:ss").format(System.currentTimeMillis())+ "\n" + str).getBytes());buf.flip();sChannel.write(buf);buf.clear();}//5. 关闭通道sChannel.close();}
}/**服务端*/
public class Server {public static void main(String[] args) throws IOException {//1. 获取通道ServerSocketChannel ssChannel = ServerSocketChannel.open();//2. 切换非阻塞模式ssChannel.configureBlocking(false);//3. 绑定连接ssChannel.bind(new InetSocketAddress(9999));//4. 获取选择器Selector selector = Selector.open();//5. 将通道注册到选择器上, 并且指定“监听接收事件”ssChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);//6. 轮询式的获取选择器上已经“准备就绪”的事件while (selector.select() > 0) {System.out.println("轮一轮");//7. 获取当前选择器中所有注册的“选择键(已就绪的监听事件)”Iterator<SelectionKey> it = selector.selectedKeys().iterator();while (it.hasNext()) {//8. 获取准备“就绪”的是事件SelectionKey sk = it.next();//9. 判断具体是什么事件准备就绪if (sk.isAcceptable()) {//10. 若“接收就绪”，获取客户端连接SocketChannel sChannel = ssChannel.accept();//11. 切换非阻塞模式sChannel.configureBlocking(false);//12. 将该通道注册到选择器上sChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);} else if (sk.isReadable()) {//13. 获取当前选择器上“读就绪”状态的通道SocketChannel sChannel = (SocketChannel) sk.channel();//14. 读取数据ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);int len = 0;while ((len = sChannel.read(buf)) > 0) {buf.flip();System.out.println(new String(buf.array(), 0, len));buf.clear();}}//15. 取消选择键 SelectionKeyit.remove();}}}
}

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