java NIO浅析

最新推荐文章于 2020-01-19 18:24:27 发布

-hantao-

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分类专栏： java web 文章标签： NIO

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本文深入探讨了NIO与传统IO的区别，包括IO多路复用与非阻塞IO的概念，以及NIO如何通过引入Channel、Selector和Buffer实现一个线程管理多个socket的高效模型。同时对比了IO流与NIO缓冲区在处理数据方式上的差异。

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NIO与IO的主要区别是：1、IO多路复用 2、IO流与NIO缓冲区

阻塞与非阻塞（IO多路复用）

传统IO是阻塞的，当用户线程发出IO请求之后，内核会去查看数据是否就绪，如果没有就绪就会等待数据就绪，而用户线程就会处于阻塞状态，用户线程交出CPU。当数据就绪之后，内核会将数据拷贝到用户线程，并返回结果给用户线程，用户线程才解除block状态。此外由于每个连接都需要创建一个线程，并发量大时栈内存和线程上下文切换的成本会很高。
```
data = socket.read(); 
```
非阻塞IO可以理解为：线程就算没任务也不让出cpu。当用户线程发起一个read操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦内核中的数据准备好了，并且又再次收到了用户线程的请求，那么它马上就将数据拷贝到了用户线程，然后返回。所以事实上，在非阻塞IO模型中，用户线程需要不断地询问内核数据是否就绪，也就说非阻塞IO不会交出CPU，而会一直占用CPU。
```
while(true){ 
            data = socket.read(); 
            if(data!= error){ 
                处理数据 
                break; 
            } 
}
```
NIO多路复用模型不再用一个线程来管理一个socket，而是用一个线程来管理很多的socket，由一个线程对应一个socket 转变为一个线程管理多个socket。NIO主要引入了这几种概念：Channel(通道) —— 用来替代传统io中一个读写连接，是一对一转变为一对多的核心、Selector(选择器) —— 管理通道的工具，用一个线程就能管理多个I/O通道、Buffer(缓冲区) —— 是Channel中收发的数据的容器。通过这种模型，线程调用 select() 进入阻塞态，任何一个IO有数据了（通道有到达事件），线程就退出阻塞态，如果没有事件则一直阻塞。