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
public class DemoServer extends Thread { private ServerSocket serverSocket; public int getPort() { return serverSocket.getLocalPort(); } public void run() { try { serverSocket = new ServerSocket(0); while (true) { Socket socket = serverSocket.accept(); RequestHandler requestHandler = new RequestHandler(socket); requestHandler.start(); } } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } finally { if (serverSocket != null) { try { serverSocket.close(); } catch (IOException e) { e.printStackTrace(); } } } } public static void main(String[] args) throws IOException { DemoServer server = new DemoServer(); server.start(); try (Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), server.getPort())) { BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(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 class RequestHandler extends Thread { private Socket socket; RequestHandler(Socket socket) { this.socket = socket; } @Override public void run() { try (PrintWriter out = new PrintWriter(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
public class NIOServer extends Thread { public void run() { try (Selector selector = Selector.open(); ServerSocketChannel serverSocket = ServerSocketChannel.open();) {// 创建 Selector 和 Channel serverSocket.bind(new InetSocketAddress(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(); } } private void sayHelloWorld(ServerSocketChannel server) throws IOException { 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。
(图片来源于杨晓峰)
四、参考资料
杨晓峰《Java核心36讲》
