Java—NIO

简介: Java—NIO

NIO


基本概念

IO 模型

  • BIO 同步阻塞

在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程会一直等待请求结果返回,无法处理其他请求。

  • NIO 同步非阻塞

在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程可以先处理其他请求,定时检查结果是否返回。

  • AIO 异步非阻塞

在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程可以先处理其他请求,客户端会主动通知服务器返回了结果。

NIO 模式

BIO 通信通常使用线程池机制实现伪异步:每建立一个连接就创建一个线程,在执行读写操作时该线程将被阻塞,直到数据流读写完成。在高并发情况下会有大量线程被创建并阻塞、CPU 将频繁切换线程,非常消耗计算机资源。

因此 JDK 1.4 引入了 NIO 模型,相关类存储在 java.nio 文件夹内,使用时需要进行导入。NIO 模型中,在执行读写操作时数据会先存入缓冲区,该线程可以先处理其他连接,一定时间后再对缓冲区读取或写出。

  • Buffer:【缓冲区】暂存将要写入或者要读出的数据。
  • Channel:【全双工通道】对缓冲区数据读写,在通道内部支持同时读写。
  • Selector:【选择器】用于单线程同时管理多个通道,选择器会对多个客户进行轮询,使一个线程可以同时处理多个请求。

JDK 1.7 引入了 AIO 模型,相关类存储在 java.aio 文件夹内。但在 Linux 底层 AIO 实现本质仍为轮询,所以 AIO 相比于 NIO 的性能提升非常有限。目前主流的 IO 模式仍为 NIO 。

Netty

Java 提供的 NIO 编程非常复杂,开发工作量和难度巨大。且可能会产生空轮询,导致 CPU 占用率 100% 。

于是我们引入了 Netty 开源框架封装 NIO 通信,是目前主流的使用方式。用于开发高性能高并发的 IO 程序。


Netty

Netty 框架

但 NIO 编程复杂自行实现 bug 极多,目前主流的 NIO 通信使用 Netty 开源框架。

public class NettyOioServer {
    public void server(int port) throws Exception {
        final ByteBuf buf = Unpooled.unreleasableBuffer(
                Unpooled.copiedBuffer("Hi!\r\n", Charset.forName("UTF-8")));
        EventLoopGroup group = new OioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();        // 负责连接的池
            b.group(group)                                    //2
             .channel(OioServerSocketChannel.class)
             .localAddress(new InetSocketAddress(port))
             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {    // 初始化
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) 
                     throws Exception {
                     ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {            //4
                         @Override
                         public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                             ctx.writeAndFlush(buf.duplicate()).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);//5
                         }
                     });
                 }
             });
            ChannelFuture f = b.bind().sync();  //6
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully().sync();        //7
        }
    }
}


作者:武师叔

链接:https://juejin.cn/post/7112331700776435719

来源:稀土掘金

著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权,非商业转载请注明出处。


基本概念

IO 模型

  • BIO 同步阻塞

在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程会一直等待请求结果返回,无法处理其他请求。

  • NIO 同步非阻塞

在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程可以先处理其他请求,定时检查结果是否返回。

  • AIO 异步非阻塞

在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程可以先处理其他请求,客户端会主动通知服务器返回了结果。

NIO 模式

BIO 通信通常使用线程池机制实现伪异步:每建立一个连接就创建一个线程,在执行读写操作时该线程将被阻塞,直到数据流读写完成。在高并发情况下会有大量线程被创建并阻塞、CPU 将频繁切换线程,非常消耗计算机资源。

因此 JDK 1.4 引入了 NIO 模型,相关类存储在 java.nio 文件夹内,使用时需要进行导入。NIO 模型中,在执行读写操作时数据会先存入缓冲区,该线程可以先处理其他连接,一定时间后再对缓冲区读取或写出。

  • Buffer:【缓冲区】暂存将要写入或者要读出的数据。
  • Channel:【全双工通道】对缓冲区数据读写,在通道内部支持同时读写。
  • Selector:【选择器】用于单线程同时管理多个通道,选择器会对多个客户进行轮询,使一个线程可以同时处理多个请求。

JDK 1.7 引入了 AIO 模型,相关类存储在 java.aio 文件夹内。但在 Linux 底层 AIO 实现本质仍为轮询,所以 AIO 相比于 NIO 的性能提升非常有限。目前主流的 IO 模式仍为 NIO 。

Netty

Java 提供的 NIO 编程非常复杂,开发工作量和难度巨大。且可能会产生空轮询,导致 CPU 占用率 100% 。

于是我们引入了 Netty 开源框架封装 NIO 通信,是目前主流的使用方式。用于开发高性能高并发的 IO 程序。


Netty

Netty 框架

但 NIO 编程复杂自行实现 bug 极多,目前主流的 NIO 通信使用 Netty 开源框架。

public class NettyOioServer {
    public void server(int port) throws Exception {
        final ByteBuf buf = Unpooled.unreleasableBuffer(
                Unpooled.copiedBuffer("Hi!\r\n", Charset.forName("UTF-8")));
        EventLoopGroup group = new OioEventLoopGroup();
        try {
            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();        // 负责连接的池
            b.group(group)                                    //2
             .channel(OioServerSocketChannel.class)
             .localAddress(new InetSocketAddress(port))
             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {    // 初始化
                 @Override
                 public void initChannel(SocketChannel ch) 
                     throws Exception {
                     ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {            //4
                         @Override
                         public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {
                             ctx.writeAndFlush(buf.duplicate()).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);//5
                         }
                     });
                 }
             });
            ChannelFuture f = b.bind().sync();  //6
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {
            group.shutdownGracefully().sync();        //7
        }
    }
}



目录
相关文章
|
6天前
|
存储 Java 数据处理
|
6天前
|
Java API
java中IO与NIO有什么不同
java中IO与NIO有什么不同
|
6天前
|
监控 Java
Java一分钟之-NIO:非阻塞IO操作
【5月更文挑战第14天】Java的NIO(New IO)解决了传统BIO在高并发下的低效问题,通过非阻塞方式提高性能。NIO涉及复杂的选择器和缓冲区管理,易出现线程、内存和中断处理的误区。要避免这些问题,可以使用如Netty的NIO库,谨慎设计并发策略,并建立标准异常处理。示例展示了简单NIO服务器,接收连接并发送欢迎消息。理解NIO工作原理和最佳实践,有助于构建高效网络应用。
9 2
|
6天前
|
缓存 Java API
Java NIO和IO之间的区别
NIO(New IO),这个库是在JDK1.4中才引入的。NIO和IO有相同的作用和目的,但实现方式不同,NIO主要用到的是块,所以NIO的效率要比IO高很多。在Java API中提供了两套NIO,一套是针对标准输入输出NIO,另一套就是网络编程NIO。
17 1
|
6天前
|
监控 Java 开发者
深入理解 Java 网络编程和 NIO
【4月更文挑战第19天】Java网络编程基于Socket,但NIO(非阻塞I/O)提升了效率和性能。NIO特点是非阻塞模式、选择器机制和缓冲区,适合高并发场景。使用NIO涉及通道、选择器和事件处理,优点是高并发、资源利用率和可扩展性,但复杂度、错误处理和性能调优是挑战。开发者应根据需求选择是否使用NIO,并深入理解其原理。
|
6天前
|
存储 监控 Java
浅谈Java NIO
浅谈Java NIO
7 0
|
6天前
|
消息中间件 存储 Java
【Java NIO】那NIO为什么速度快?
是这样的,在NIO零拷贝出现之前,一个I/O操作会将同一份数据进行多次拷贝。可以看下图,一次I/O操作对数据进行了四次复制,同时来伴随两次内核态和用户态的上下文切换,众所周知上下文切换是很耗费性能的操作。
31 1
【Java NIO】那NIO为什么速度快?
|
6天前
|
存储 监控 Java
Java输入输出:什么是NIO(New I/O)?
Java NIO是一种高效I/O库,特征包括非阻塞性操作、通道(如文件、网络连接)、缓冲区和选择器。选择器监控通道状态变化,通知应用程序数据可读写,避免轮询,提升性能。示例代码展示了一个使用NIO的服务器,监听连接、读取数据并处理客户端通信。
14 1
|
6天前
|
移动开发 编解码 网络协议
用Java的BIO和NIO、Netty来实现HTTP服务器(三) 用Netty实现
用Java的BIO和NIO、Netty来实现HTTP服务器(三) 用Netty实现
|
6天前
|
网络协议 Java Linux
用Java来实现BIO和NIO模型的HTTP服务器(二) NIO的实现
用Java来实现BIO和NIO模型的HTTP服务器(二) NIO的实现