Java中的BIO与NIO

BIO

Blocking I/O 阻塞模型

最初的Java版本提供的IO模式。会为每一个客户端请求新建一个线程进行处理

这样的模式有三个缺点:

(1)线程的创建和销毁需要成本很高

(2)每一个客户端请求都新建线程,每个线程至少会占用1M的内存,客户端数量过多时可能会撑爆内存

(3)线程切换会有额外的开销

为了解决上面的问题,可以使用伪异步IO,具体来说就是建立一个线程池,将请求打到线程池中进行处理

但是这种方式只能解决上面的(1)和(2),问题(3)依然没有解决。

NIO

New I/O 同步非阻塞IO

基于IO多路复用,三个核心组件,Buffer、Channel、Selector

Buffer

Buffer本质是一块内存区域,用于和 NIO 通道进行交互,从通道中读取数据或写入数据到通道。与 Java 基本类型相对应,NIO提供了 ByteBuffer、MappedByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer 和 ShortBuffer 8种类型,最常用的是 ByteBuffer。

Buffer有两种,一个是直接缓冲区,还有一种是堆缓冲区,申请方式:

// 直接缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(CAPACITY);

// 堆缓冲区

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(CAPACITY);

Buffer有三个比较重要的属性:capacity、position、limit

capacity:Buffer的容量,最多可以存放多少数据。

position:表示当前读写数据,每读写一个数据,position会移到下一个位置。读写模式切换,position置0.

limit:写模式下,表示能往buffer里面写多少数据。读模式下,limit表示你能读多少数据

DirectByteBuffer 是堆外内存,不在 JVM 的管理范围内;HeapByteBuffer 是在 JVM 堆上分配的存储空间,JVM 可回收其内存。那么我们该如何选择这两种缓冲区呢?如果数据量比较小的话,考虑使用堆缓冲区,反之用直接缓冲区。

Channel

Channel代表的是和一类实体的链接,例如网络套接字、文件等

Channel有以下特点:

(1)既可以从 Channel 中读取数据,又可以写数据到 Channel。但流的读写通常是单向的;

(2)Channel 可以非阻塞读写,如果数据未准备好,直接返回 0;

(3)Channel 中的数据只能通过 Buffer 进行读写操作。

Selector

Channel 注册到 Selector 上,Selector 可同时监听多个 Channel,可避免了伪异步 I/O 模型线程频繁切换带来的系统开销。

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