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阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

时间:2019-03-15 23:01   阅读:17次   来源:博客园页面报错

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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

publicclassDemoServerextendsThread{
privateServerSocket serverSocket;
publicint getPort(){
return serverSocket.getLocalPort();
}
publicvoid run(){
try{
serverSocket =newServerSocket(0);
while(true){
Socket socket = serverSocket.accept();
RequestHandler requestHandler =newRequestHandler(socket);
requestHandler.start();
}
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}finally{
if(serverSocket !=null){
try{
serverSocket.close();
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
}
publicstaticvoid main(String[] args)throwsIOException{
DemoServer server =newDemoServer();
server.start();
try(Socket client =newSocket(InetAddress.getLocalHost(), server.getPort())){
BufferedReader bufferedReader =newBufferedReader(newInputStreamReader(client.getInputStream()));
bufferedReader.lines().forEach(s ->System.out.println(s));
}
}
}
// 简化实现,不做读取,直接发送字符串
classRequestHandlerextendsThread{
privateSocket socket;
RequestHandler(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
publicvoid run(){
try(PrintWriter out =newPrintWriter(socket.getOutputStream());){
out.println("Hello world!");
out.flush();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
}
}

 

 

  • 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

 

publicclassNIOServerextendsThread{
publicvoid run(){
try(Selector selector =Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocket =ServerSocketChannel.open();){// 创建 Selector 和 Channel
serverSocket.bind(newInetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),8888));
serverSocket.configureBlocking(false);
// 注册到 Selector,并说明关注点
serverSocket.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT);
while(true){
selector.select();// 阻塞等待就绪的 Channel,这是关键点之一
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();
while(iter.hasNext()){
SelectionKey key = iter.next();
// 生产系统中一般会额外进行就绪状态检查
sayHelloWorld((ServerSocketChannel) key.channel());
iter.remove();
}
}
}catch(IOException e){
e.printStackTrace();
}
}
privatevoid sayHelloWorld(ServerSocketChannel server)throwsIOException{
try(SocketChannel client = server.accept();){ client.write(Charset.defaultCharset().encode("Hello world!"));
}
}
// 省略了与前面类似的 main
}

 

 

  • 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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  • Erlo.vip2019-03-26 11:24:57Hello、欢迎使用吐槽厅,这里是个吐槽的地方。
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