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阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

李红欧巴
 李红欧巴
发布于 03/15 22:09
字数 929
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一、问题

BIO 和 NIO 作为 Server 端,当建立了 10 个连接时,分别产生多少个线程?

答案: 因为传统的 IO 也就是 BIO 是同步线程堵塞的,所以每个连接都要分配一个专用线程来处理请求,这样 10 个连接就会创建 10 个线程去处理。而 NIO 是一种同步非阻塞的 I/O 模型,它的核心技术是多路复用,可以使用一个链接上的不同通道来处理不同的请求,所以即使有 10 个连接,对于 NIO 来说,开启 1 个线程就够了。

二、BIO 代码实现

  1. publicclassDemoServerextendsThread{
  2. privateServerSocket serverSocket;
  3. publicint getPort(){
  4. return serverSocket.getLocalPort();
  5. }
  6. publicvoid run(){
  7. try{
  8. serverSocket =newServerSocket(0);
  9. while(true){
  10. Socket socket = serverSocket.accept();
  11. RequestHandler requestHandler =newRequestHandler(socket);
  12. requestHandler.start();
  13. }
  14. }catch(IOException e){
  15. e.printStackTrace();
  16. }finally{
  17. if(serverSocket !=null){
  18. try{
  19. serverSocket.close();
  20. }catch(IOException e){
  21. e.printStackTrace();
  22. }
  23. }
  24. }
  25. }
  26. publicstaticvoid main(String[] args)throwsIOException{
  27. DemoServer server =newDemoServer();
  28. server.start();
  29. try(Socket client =newSocket(InetAddress.getLocalHost(), server.getPort())){
  30. BufferedReader bufferedReader =newBufferedReader(newInputStreamReader(client.getInputStream()));
  31. bufferedReader.lines().forEach(s ->System.out.println(s));
  32. }
  33. }
  34. }
  35. // 简化实现,不做读取,直接发送字符串
  36. classRequestHandlerextendsThread{
  37. privateSocket socket;
  38. RequestHandler(Socket socket){
  39. this.socket = socket;
  40. }
  41. @Override
  42. publicvoid run(){
  43. try(PrintWriter out =newPrintWriter(socket.getOutputStream());){
  44. out.println("Hello world!");
  45. out.flush();
  46. }catch(Exception e){
  47. e.printStackTrace();
  48. }
  49. }
  50. }

 

  • 服务器端启动 ServerSocket,端口 0 表示自动绑定一个空闲端口。
  • 调用 accept 方法,阻塞等待客户端连接。
  • 利用 Socket 模拟了一个简单的客户端,只进行连接、读取、打印。
  • 当连接建立后,启动一个单独线程负责回复客户端请求。

这样,一个简单的 Socket 服务器就被实现出来了。

 

 

(图片来源于杨晓峰)

三、NIO 代码实现

  1. publicclassNIOServerextendsThread{
  2. publicvoid run(){
  3. try(Selector selector =Selector.open();
  4. ServerSocketChannel serverSocket =ServerSocketChannel.open();){// 创建 Selector 和 Channel
  5. serverSocket.bind(newInetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),8888));
  6. serverSocket.configureBlocking(false);
  7. // 注册到 Selector,并说明关注点
  8. serverSocket.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
  9. while(true){
  10. selector.select();// 阻塞等待就绪的 Channel,这是关键点之一
  11. Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
  12. Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();
  13. while(iter.hasNext()){
  14. SelectionKey key = iter.next();
  15. // 生产系统中一般会额外进行就绪状态检查
  16. sayHelloWorld((ServerSocketChannel) key.channel());
  17. iter.remove();
  18. }
  19. }
  20. }catch(IOException e){
  21. e.printStackTrace();
  22. }
  23. }
  24. privatevoid sayHelloWorld(ServerSocketChannel server)throwsIOException{
  25. try(SocketChannel client = server.accept();){ client.write(Charset.defaultCharset().encode("Hello world!"));
  26. }
  27. }
  28. // 省略了与前面类似的 main
  29. }

 

  • 首先,通过 Selector.open() 创建一个 Selector,作为类似调度员的角色。
  • 然后,创建一个 ServerSocketChannel,并且向 Selector 注册,通过指定 SelectionKey.OP_ACCEPT,告诉调度员,它关注的是新的连接请求。注意:为什么我们要明确配置非阻塞模式呢?这是因为阻塞模式下,注册操作是不允许的,会抛出 IllegalBlockingModeException 异常。
  • Selector 阻塞在 select 操作,当有 Channel 发生接入请求,就会被唤醒。
  • 在 sayHelloWorld 方法中,通过 SocketChannel 和 Buffer 进行数据操作,在本例中是发送了一段字符串。

可以看到,在前面两个样例中,IO 都是同步阻塞模式,所以需要多线程以实现多任务处理。而 NIO 则是利用了单线程轮询事件的机制,通过高效地定位就绪的 Channel,来决定做什么,仅仅 select 阶段是阻塞的,可以有效避免大量客户端连接时,频繁线程切换带来的问题,应用的扩展能力有了非常大的提高。下面这张图对这种实现思路进行了形象地说明。

 

 

作者: 王磊的博客

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