Java 的 NIO 是如何工作的?

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在这个数据爆炸的时代,有大量的数据在系统中流动,一个应用系统的瓶颈往往都是 IO 瓶颈。传统的 javaIO 模型是 BIO,也就是同步阻塞 IO,数据在写入 OutputStream 或者从 InputStream 读取时,如果没有数据没有读到或写完,线程都会被阻塞,处于等待状态,直到数据读取完成或写入完成。而在网络编程中,每一个客户端连接发出后,服务端都会有一个对应线程来处理请求,服务器线程与并发数成 1:1 关系,然而一个服务器所能处理的线程是有限的,处理高并发时就会有问题。

 

NIO 是一种非阻塞同步 IO,它是一种 Reactor 模式的编程模型,简单来讲,就是当服务端有多个连接接入时,并不为每个连接单独创建线程,而是创建一个 Reactor 线程,用多路复用器来不断的轮询每一个接入的连接,找出有数据需要读写的连接进行后续操作,从而具有处理多个连接的能力。

 

java 原生的 NIO 实现有很多类和组件,但其核心组件有三个,其他的都是一些相关的工具类:

  • Channel    与 BIO 中的流不同,NIO 用 Chananl 来抽象数据通道,数据通过 Channel 来读取和写入,从 Channle 的类图来看,通道分为两大类:用于网络读写的 SelectableChannel 和用于文件读写的 FileChannel
  • Buffer     在 NIO 中,数据与 Channel 之间的交互是通过 buffer 来进行的,数据读写先经过 buffer 再进入通道
  • Selector   多路复用器 Selector 是 NIO 的基础。Selector 会不断轮询注册在其上面的 Channel,如果某个 Channel 上发生读或写事件,这个 Channel 就处于就绪状态,会被 Selector 轮询出来,然后通过 SelectionKey 可以获取就绪 Channel 集合,让后异步的将 Channel 的数据读入缓冲区

 

 

下面是一个简单 NIO 服务器,用来演示 NIO 的编程模型

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