高性能网络编程必备技能之IO与NIO阻塞分析

本文深入探讨了传统IO模型与NIO模型在高性能网络编程中的应用。对比分析了两种模型下的阻塞点,并通过实例展示了如何利用NIO模型提高网络编程效率。

                   高性能网络编程必备技能之IO与NIO阻塞分析

1.阻塞与非阻塞是什么?

阻塞:做某件事情,直到完成,除非超时,如果没有完成,继续等待;
非阻塞:做一件事情,尝试着做,如果说不能做完,就不做了,意思就是直接返回,如果能够做完,就做。
       

2.传统IO模型,它存在哪些阻塞点。

Socket编程
运行该程序,打开自己电脑的终端,输入
telnet localhost 7777
即可连接socket服务
按ctrl + ]     字符输入 
单个客户端连接

import ch.qos.logback.core.net.SyslogOutputStream;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;

/**
 * 传统socket
 */
public class TraditionalSocketDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
        System.out.println("服务端启动。。。");
        while(true) {
            //获取socket客户端套接字
            Socket socket =serverSocket.accept();
            System.out.println("有新客户端连接上来了。。。");
            InputStream is = socket.getInputStream();
            byte[] b = new byte[1024];
            while(true){
               int data =  is.read(b);
               if(data != -1) {
                   String info = new String(b,0,data);
                   System.out.println(info);
               }else {
                   break;
               }
            }
        }
    }
}

阻塞点:
1.Socket socket = serverSocket.accept();
2. int data = is.read(b);

多个客户端连接

import ch.qos.logback.core.net.SyslogOutputStream;

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 传统socket
 */
public class TraditionalSocketDemo {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(7777);
        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();
        System.out.println("服务端启动。。。");



                while(true) {
                    //获取socket客户端套接字
                    Socket socket =serverSocket.accept();
                    threadPool.execute(new Runnable(){
                        public void run() {
                    System.out.println("有新客户端连接上来了。。。");
                            InputStream is = null;
                            try {
                                is = socket.getInputStream();

                            byte[] b = new byte[1024];
                    while(true){
                        int data =  is.read(b);
                        if(data != -1) {
                            String info = new String(b,0,data);
                            System.out.println(info);
                        }else {
                            break;

                        }
                    }
                            } catch (IOException e) {
                                e.printStackTrace();
                            }
                }

        });
                }
    }
}

 

缺点:占用系统的开销
优点:线程进行一对一服务


3.NIO模型

1.增加了一个重要角色(Selector),主要负责调度和监控客户端和服务端(调度器)
2.由阻塞方式改成了非阻塞(non-blocking)。
阻塞点:
this.selector.select();
真正关心的阻塞点是:读取数据

import ch.qos.logback.core.net.SyslogOutputStream;
import org.springframework.expression.spel.ast.Selection;

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;

public class NioSocketDemo {
    private Selector selector; //通道选择器(管理器)
    public void initServer(int port) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverChannel.configureBlocking(false);  //非阻塞
        serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
        this.selector = Selector.open();
        serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);   //用户发起连接的请求
        System.out.println("服务已启动。。。");

    }
    public void listenSelector() throws IOException {
        //轮询监听selector
        while(true) {
            //等待客户连接
            //select模型,多路复用
            this.selector.select();
            Iterator<SelectionKey> iteKey = this.selector.selectedKeys().iterator();
            while(iteKey.hasNext()){
                SelectionKey key = iteKey.next();
                iteKey.remove();
                //处理请求
                handler(key);



            }
        }
    }

    /**
     * 处理客户端请求
     * @param key
     */
    private void handler(SelectionKey key)throws IOException{
        if(key.isAcceptable()){
                //处理请求
                ServerSocketChannel serverChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();
                socketChannel.configureBlocking(false);
                socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);    //接受客户端发送的信息时,需要给通道设置读的权限
        }else if(key.isReadable()){
                //处理读的事件
                SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                int readData = socketChannel.read(buffer);
                if(readData > 0) {
                    String info = new String(buffer.array(),"GBK").trim();
                    System.out.println("服务端接受数据:" + info);
                }else {
                    
                    System.out.println("客户端关闭了。。。");
                    key.cancel();
                }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws IOException{
        NioSocketDemo nio = new NioSocketDemo();
        nio.initServer(8888);
        nio.listenSelector();
    }
}

 

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