从BIO到NIO
工欲善其事,必先利其器
之前了解了NIOAPI的调用,但还是不理解NIO到底是为什么是非阻塞的?selector选择器到底在选择什么,中间经过了什么?为什么会提出NIO?让我们从BIO开始看起
1.BIO通信过程
BIO模式下,如果只有一个线程在侦听连接,在accept
和 read
这块都会阻塞,放弃CPU资源,等待OS唤醒。当有线程建立连接,ServerSocket会创建一个Socket和客户端进行通信,读取客户端发送过来的数据。
服务器端
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
客户端
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 54188);
socket.getOutputStream().write("aaa".getBytes());
从代码中我们可以发现:
客户端连接上不发送消息,那么线程就一直卡在了read
,根本无法接受新的连接请求。
2.read设为非阻塞
我们发现,对面不发消息,我也不能卡死在这块呀,那我将read设置为非阻塞模式,判断一下对端有没有消息发过来,如果有,那我们处理,如果没有,继续监听。
//代码为伪代码
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
if (read != 0) {
//TODO
}
}
这样就解决了read的阻塞性,这时就可以接受新的连接了,那么,这样真的没有任何问题吗?
如果此时有一个新的客户端连接上来了,此时第一次连接的客户端开始发消息了,那我们怎么去处理呢?这不是接受不到消息了吗?
我们可以用一个List来保存这些client,每次接受到新客户端去轮询它。
//代码为伪代码
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
List<Socket> sockets = new ArrayList<>(); //保存连接的socket
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
sockets.add(accept); //加入socketlist
//轮询每个client是否有消息
for (Socket socket : sockets) {
int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
if (read != 0) {
//TODO
}
}
}
这里就又要提出问题了,如果没有新的客户端连接,但是之前连接的客户端又有消息过来了,我们被accept
阻塞住了,怎么办呢?
3.accept设为非阻塞
//代码为伪代码
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
serverSocket.configureBlocking(false) //ServerSocket设置为非阻塞
List<Socket> sockets = new ArrayList<>();//保存连接的socket
while (true) {
Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
if (accept == null) {
//轮询每个client是否有消息
for (Socket socket : sockets) {
int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
if (read != 0) {
//TODO
}
}
} else {
accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
sockets.add(accept);
//轮询每个client是否有消息
for (Socket socket : sockets) {
int read = accept.getInputStream().read(); //阻塞
if (read != 0) {
//TODO
}
}
}
}
如果有连接,加入list,并轮询所有的客户端,如果没有,也对所有的客户端进行轮询,那么可以将这个轮询的过程提到外面
//代码为伪代码
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(54188);
serverSocket.configureBlocking(false)//ServerSocket设置为非阻塞
List<Socket> sockets = new ArrayList<>(); //保存连接的socket
while (true) {
//轮询每个client是否有消息
for (Socket socket : sockets) {
int read = socket.getInputStream().read(); //阻塞
if (read != 0) {
//TODO
}
}
Socket accept = serverSocket.accept(); //阻塞
if (accept != null) {
accept.configureBlocking(false); //设置为非阻塞
sockets.add(accept);
}
}
4.思路整理
read
和accept
设置为非阻塞模式- 添加每一个连接上可客户端
- 轮询每一个客户端
5.NIO
我们可以看出,首先NIO需要将ServerSocket和Socket都可以设置为非阻塞模式的 ----》 ServerSocketChannel
和SocketChannel
提供了设置非阻塞方法:configureBlocking
其次,添加每一个客户端,并且轮询,这里就引出了Selector
,每次接收到新的客户端连接时,将客户端注册进去,通过客户端行为来选择当前有哪些客户端需要处理。
6.补充
- 之前我们用List轮询,都是Java程序去一次次问操作系统,操作系统说我好了,才会将其结果拿到。我们换一种思路,既然都是操作系统来通知,不如直接交给操作系统就好了,我们只需要询问一下当前有哪些socket已经准备好了。
- 为什么不采用多线程?如果存在大量连接,但是他们都不发消息,每次轮询都要切换上下文。并且耗费系统资源,一个
Selector
加ServerSocketChannel
就把这样的问题解决了。
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