Java NIO

Posted 2021-01-17 余正忠

一句话总结：Java NIO主要解决传统IO针对每个连接都需创建一个阻塞线程，造成大量线程时线程上下文的开销。NIO通过一个独立单线程管理连接，当数据到达时触发事件，业务可自由选择单线程/线程池/新线程进行处理。这在有大量连接但数据传输不频繁的场景如IM聊天场景非常有用。

 

Java NIO的几个重要概念：

1、Channel和缓冲区

传统IO是基于流Stream的，包括字节流和字符流，NIO是基于通道Channel的。流是单向的，InputStream和OutputStream分开，Channel是双向的，既可以读数据，也可以写数据。传统IO可选择性的使用缓冲，而NIO必须使用缓冲区。注意，NIO使用自定义长度缓冲区，会使其处理数据比传统IO较复杂。

 

2、异步、非阻塞和Selector

通过ServerSockerChannel(或其他服务器端)监听端口，此服务器会为每一个连接分配一个Channel。该服务器端需要注册选择器(JDK提供无需我们实现)和事件。当前有connect/accept/read/write四种事件。注册完后我们就可以通过选择器的select()方法来等待事件通知及处理事件。

 

Reactor设计模式

这里我们通过生活场景来模拟NIO的设计，便于我们理解和记忆。

传统IO：有个饭馆服务很好，每个客人来了，都安排一个美女服务员接待。客人多了，需要的美女服务员也多了，开销变大。

NIO：客人来了，美女服务员接待，客人花了10分钟点菜，此时美女服务员阻塞在那等着。老板很聪明发现可以优化，专门安排一个协调员，客人点菜这段时间，美女服务员先忙其他的，客人点完菜按下桌玲，协调员听到铃声再安排美女服务员进行接待。

备注：这里的美女服务员就是业务线程，可以把美女服务员看做点菜、厨师、上菜等一整个业务流程。协调员就是Selector。

 

备注：这里不介绍NIO的具体使用代码，通常我们会通过Netty框架来处理。固我们只需要了解NIO设计思想及原理即可。