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java中nio和bio区别

文章作者:键盘勇士 更新时间:2023-06-29 14:15:34 阅读数量:367
文章标签:Java阻塞非阻塞线程并发处理能力
本文摘要:Java IO包括BIO和NIO两种操作方式。BIO采用同步阻塞模型,当线程执行读写操作时会一直阻塞直至完成,适用于连接数少且不活跃的场景;而NIO则是异步非阻塞模式,即使IO未完成,线程也能继续执行其他任务,通过Selector管理多个通道事件,并利用SocketChannel进行非阻塞读写,提升了系统资源利用率和并发处理能力,适合于连接数多且相对不活跃的情况,如长连接、心跳检测等场景。
Java

Java的输入输出(输入与输出,即读取/写入)是Java基础中的一个重要环节。Java IO操作主要划分为两种方法:同步阻塞IO(Blocking I/O,暂停I/O)和异步非阻塞IO(Non-blocking I/O,非暂停I/O)。


同步阻塞IO是Java经典的IO操作方法,即同步进行暂停IO。在同步阻塞IO中,当一个线程执行IO操作时,该线程会一直暂停等候直到操作结束,期间不能进行其他的操作。

//同步阻塞IO的读取操作示例代码
try (Socket socket = server.accept();
InputStream inputStream = socket.getInputStream()) {
byte[] buffer = new byte[1024];
int len = 0;
while ((len = inputStream.read(buffer)) != -1) {
System.out.println(new String(buffer, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

异步非阻塞IO是Java基于同步阻塞IO的一种优化IO方法,该方法是非同步非暂停IO。在异步非阻塞IO中,当一个线程执行IO操作时,如果该操作没有结束,该线程不会等候,而是继续执行后续的操作。在操作结束后,该线程再通过回调函数的方法获得操作结果。

//异步非阻塞IO的读取操作示例代码
try {
Selector selector = Selector.open();
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
if (selector.select() >0) {
Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> it = selectedKeys.iterator();
while (it.hasNext()) {
SelectionKey key = it.next();
if (key.isAcceptable()) {
SocketChannel socketChannel = serverChannel.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector,
SelectionKey.OP_READ |
SelectionKey.OP_WRITE);
} else if (key.isReadable()) {
SocketChannel socketChannel = key.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
socketChannel.read(buffer);
String message = new String(buffer.array()).trim();
System.out.println("收到消息:" + message);
ByteBuffer outbuffer = ByteBuffer.wrap(("ACK:" + message).getBytes());
socketChannel.write(outbuffer);
}
it.remove();
}
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

总之,同步阻塞IO方法适用于连接数量较小、且连接不太频繁的情况;异步非阻塞IO方法适用于连接数量较多、但连接比较不频繁的情况(如长连接、心跳检查等),能够节约系统内存并增强处理效率。

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名词解释
作为当前文章的名词解释,仅对当前文章有效。
Blocking I/O (BIO)在Java中,Blocking I/O是一种同步阻塞的I/O处理模式。当一个线程执行读写操作时,如果数据尚未准备好或操作未完成,该线程会一直阻塞等待,直到数据到达或者I/O操作结束。这意味着在BIO模型下,每个客户端连接都会占用一个独立的线程进行处理,适用于连接数较少且连接活跃度不高的场景。
Non-blocking I/O (NIO)Non-blocking I/O是Java中一种异步非阻塞的I/O编程模型。在这种模型下,线程发起I/O操作后不会被阻塞,而是可以继续执行其他任务。操作系统会在数据准备好或I/O操作完成时,通过事件通知机制告知应用程序。NIO通过Selector组件实现多路复用,允许单个线程管理多个通道,从而极大地提升了系统资源利用率和并发处理能力,尤其适合于高并发、连接相对不活跃的场景,如长连接通信、心跳检测等。
Selector在Java NIO中,Selector是一个核心组件,用于监控一组注册在其上的通道(Channel),并检测它们是否已准备就绪进行I/O操作(如读取或写入)。Selector能够轮询这些通道,并找出已经就绪的通道进行后续的数据传输,避免了为每个通道分配单独线程造成的资源浪费,实现了高效且灵活的网络通信。通过Selector,程序员可以在单个线程上同时处理大量并发的网络连接请求,显著提高了服务器端程序的性能和可扩展性。
延伸阅读
作为当前文章的延伸阅读,仅对当前文章有效。
在Java编程领域中,IO处理机制的优化与选择一直是开发者关注的重点。随着互联网技术的快速发展,高并发、大数据量的场景日益增多,对IO模型提出了更高的要求。近年来,NIO.2(New I/O, also known as NIO.2 or JSR-203)作为Java 7引入的新一代I/O API,在原有NIO基础上进一步增强了非阻塞和异步功能,提供了异步通道(Asynchronous Channels)以及文件系统路径(Path API)等新特性。
例如,通过异步通道,Java应用程序可以发起读写请求而不必等待操作完成,极大地提高了系统的并行处理能力。在云计算、分布式系统及大数据处理等领域,这种非阻塞和异步I/O模式已经成为提高性能和扩展性的关键技术手段之一。
此外,为应对大规模、高并发场景下的网络通信需求,Netty作为基于NIO的高性能网络通信框架被广泛应用,它简化了NIO的复杂性,使得开发者能够更专注于业务逻辑的开发,而无需过多关心底层网络通信细节。
值得注意的是,尽管NIO和NIO.2在性能上有着显著的优势,但在实际项目选型时仍需根据具体应用场景权衡利弊。对于连接数较少但数据交换频繁的服务,传统的BIO可能因其编程模型简单直观,依然具有一定的适用性。
综上所述,深入理解Java IO的不同模型及其适用场景,并关注相关领域的最新发展动态和技术实践,对于提升系统设计与开发效率至关重要。同时,紧跟Java IO库的发展步伐,如Java 9及以上版本对NIO模块的持续优化,将有助于我们更好地适应未来的技术挑战。
知识学习
实践的时候请根据实际情况谨慎操作。
随机学习一条linux命令:
fg %jobnumber - 将后台作业切换至前台运行。
随便看看
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