传统的socket IO中,需要为每个连接创建一个线程,当并发的连接数量非常巨大时,线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。使用NIO,不再需要为每个线程创建单独的线程,可以用一个含有限数量线程的线程池,甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量,所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞,如果阻塞的话,有些连接就得不到处理,NIO提供了这种非阻塞的能力。
小量的线程如何同时为大量连接服务呢,答案就是就绪选择。这就好比到餐厅吃饭,每来一桌客人,都有一个服务员专门为你服务,从你到餐厅到结帐走人,这样方式的好处是服务质量好,一对一的服务,VIP啊,可是缺点也很明显,成本高,如果餐厅生意好,同时来100桌客人,就需要100个服务员,那老板发工资的时候得心痛死了,这就是传统的一个连接一个线程的方式。
老板是什么人啊,精着呢。这老板就得捉摸怎么能用10个服务员同时为100桌客人服务呢,老板就发现,服务员在为客人服务的过程中并不是一直都忙着,客人点完菜,上完菜,吃着的这段时间,服务员就闲下来了,可是这个服务员还是被这桌客人占用着,不能为别的客人服务,用华为领导的话说,就是工作不饱满。那怎么把这段闲着的时间利用起来呢。这餐厅老板就想了一个办法,让一个服务员(前台)专门负责收集客人的需求,登记下来,比如有客人进来了、客人点菜了,客人要结帐了,都先记录下来按顺序排好。每个服务员到这里领一个需求,比如点菜,就拿着菜单帮客人点菜去了。点好菜以后,服务员马上回来,领取下一个需求,继续为别人客人服务去了。这种方式服务质量就不如一对一的服务了,当客人数据很多的时候可能需要等待。但好处也很明显,由于在客人正吃饭着的时候服务员不用闲着了,服务员这个时间内可以为其他客人服务了,原来10个服务员最多同时为10桌客人服务,现在可能为50桌,60客人服务了。
这种服务方式跟传统的区别有两个:
1、增加了一个角色,要有一个专门负责收集客人需求的人。NIO里对应的就是Selector。
2、由阻塞服务方式改为非阻塞服务了,客人吃着的时候服务员不用一直侯在客人旁边了。传统的IO操作,比如read(),当没有数据可读的时候,线程一直阻塞被占用,直到数据到来。NIO中没有数据可读时,read()会立即返回0,线程不会阻塞。
NIO中,客户端创建一个连接后,先要将连接注册到Selector,相当于客人进入餐厅后,告诉前台你要用餐,前台会告诉你你的桌号是几号,然后你就可能到那张桌子坐下了,SelectionKey就是桌号。当某一桌需要服务时,前台就记录哪一桌需要什么服务,比如1号桌要点菜,2号桌要结帐,服务员从前台取一条记录,根据记录提供服务,完了再来取下一条。这样服务的时间就被最有效的利用起来了。
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NIO Socket例子 实例
服务端:
public class ServerSocketChannelTest { private static byte[] data = new byte[255]; public static void main(String[] args) throws IOException { for (int i = 0; i < data.length; i++) { data[i] = (byte) i; } //新建NIO通道 ServerSocketChannel server = ServerSocketChannel.open(); //使通道为非阻塞 server.configureBlocking(false); //创建基于NIO通道的socket连接 ServerSocket ss = server.socket(); //新建socket通道的端口 ss.bind(new InetSocketAddress(9000)); //将NIO通道绑定到选择器 Selector selector = Selector.open(); server.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); while (true) { //获取通道内是否有选择器的关心事件 int num = selector.select(); //如果小于1,停止此次循环,进行下一个循环 if (num < 1) { continue; } //获取通道内关心事件的集合 Set selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator iterator = selectedKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) iterator.next(); //移走此次事件 iterator.remove(); if (key.isAcceptable()) { //获取对应的SocketChannel SocketChannel client = server.accept(); System.out.println("Accepted connection from " + client); //使此通道为非阻塞 client.configureBlocking(false); //将数组data的大小定义为ByteBuffer缓冲区的大小 ByteBuffer source = ByteBuffer.wrap(data); //在此通道上注册事件 SelectionKey key2 = client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE); //通道执行事件 key2.attach(source); } else if (key.isWritable()) { //获取此通道的SocketChannel SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel(); ByteBuffer output = (ByteBuffer) key.attachment(); //如果缓存区没了,重置一下 if (!output.hasRemaining()) { output.rewind(); } //在此通道内写东西 client.write(output); } key.channel().close(); } } } }
客户端:
public class SocketChannelTest { public static void main(String[] args) throws Exception { //建立到服务端的链接 SocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9000); SocketChannel client = SocketChannel.open(address); //创建静态的缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(255); //读取数据,到buffer中 client.read(buffer); //将position重新置为0 buffer.clear(); //输出缓冲区的数据 for (int i = 0; i < buffer.array().length; i++) { System.out.println(buffer.array()[i]); } } }