[JavaEE] NIO与IO的区别

nio是new io的简称，从jdk1.4就被引入了。现在的jdk已经到了1.6了，可以说不是什么新东西了。但其中的一些思想值得我来研究。这两天，我研究了下其中的套接字部分，有一些心得，在此分享。
首先先分析下：为什么要nio套接字？
nio的主要作用就是用来解决速度差异的。举个例子：计算机处理的速度，和用户按键盘的速度。这两者的速度相差悬殊。如果按照经典的方法：一个用户设定一 个线程，专门等待用户的输入，无形中就造成了严重的资源浪费：每一个线程都需要珍贵的cpu时间片，由于速度差异造成了在这个交互线程中的cpu都用来等 待。
nio套接字是怎么做到的？
其实，其中的思想很简单：轮询。一个线程轮询多个input；传统的方式是：有n个客户端就要有n个服务线程+一个监听线程，现在采取这种凡是，可以仅仅使用1个线程来代替n个服务线程以此来解决。
具体应用例子：
在ftp的控制连接中，因为只有少量的字符命令进行传输，所以可以考虑利用这种轮询的方式实现，以节省资源。

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Java中的阻塞和非阻塞IO包各自的优劣思考
NIO 设计背后的基石：反应器模式，用于事件多路分离和分派的体系结构模式。

反应器（Reactor）：用于事件多路分离和分派的体系结构模式

通常的，对一个文件描述符指定的文件或设备, 有两种工作方式: 阻塞 与非阻塞 。所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 如果当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待 状态, 直到有东西可读或者可写为止。而对于非阻塞状态, 如果没有东西可读, 或者不可写, 读写函数马上返回, 而不会等待 。


一种常用做法是：每建立一个Socket连接时，同时创建一个新线程对该Socket进行单独通信（采用阻塞的方式通信）。这种方式具有很高的响应速度， 并且控制起来也很简单，在连接数较少的时候非常有效，但是如果对每一个连接都产生一个线程的无疑是对系统资源的一种浪费，如果连接数较多将会出现资源不足 的情况。

另一种较高效的做法是：服务器端保存一个Socket连接列表，然后对这个列表进行轮询，如果发现某个Socket端口上有数据可读时（读就绪），则调用 该socket连接的相应读操作；如果发现某个 Socket端口上有数据可写时（写就绪），则调用该socket连接的相应写操作；如果某个端口的Socket连接已经中断，则调用相应的析构方法关闭 该端口。这样能充分利用服务器资源，效率得到了很大提高。


传统的阻塞式IO，每个连接必须要开一个线程来处理，并且没处理完线程不能退出。

非阻塞式IO，由于基于反应器模式，用于事件多路分离和分派的体系结构模式，所以可以利用线程池来处理。事件来了就处理，处理完了就把线程归还。而传统阻 塞方式不能使用线程池来处理，假设当前有10000个连接，非阻塞方式可能用1000个线程的线程池就搞定了，而传统阻塞方式就需要开10000个来处 理。如果连接数较多将会出现资源不足的情况。非阻塞的核心优势就在这里。

为什么会这样，下面就对他们做进一步细致具体的分析：

首先，我们来分析传统阻塞式IO的瓶颈在哪里。在连接数不多的情况下，传统IO编写容易方便使用。但是随着连接数的增多，问题传统IO就不行了。因为前面 说过，传统IO处理每个连接都要消耗 一个线程，而程序的效率当线程数不多时是随着线程数的增加而增加，但是到一定的数量之后，是随着线程数的增加而减少。这里我们得出结论，传统阻塞式IO的 瓶颈在于不能处理过多的连接。

然后，非阻塞式IO的出现的目的就是为了解决这个瓶颈。而非阻塞式IO是怎么实现的呢？非阻塞IO处理连接的线程数和连接数没有联系，也就是说处理 10000个连接非阻塞IO不需要10000个线程，你可以用1000个也可以用2000个线程来处理。因为非阻塞IO处理连接是异步的。当某个连接发送 请求到服务器，服务器把这个连接请求当作一个请求"事件"，并把这个"事件"分配给相应的函数处理。我们可以把这个处理函数放到线程中去执行，执行完就把 线程归还。这样一个线程就可以异步的处理多个事件。而阻塞式IO的线程的大部分时间都浪费在等待请求上了。

http://blog.csdn.net/showwair/article/details/7488518

 

 

NIO主要原理和适用。

NIO 有一个主要的类Selector,这个类似一个观察者，只要我们把需要探知的socketchannel告诉Selector,我们接着做别的事情，当有 事件发生时，他会通知我们，传回一组SelectionKey,我们读取这些Key,就会获得我们刚刚注册过的socketchannel,然后，我们从 这个Channel中读取数据，放心，包准能够读到，接着我们可以处理这些数据。

Selector内部原理实际是在做一个对所注册的channel的轮询访问，不断的轮询(目前就这一个算法)，一旦轮询到一个channel有所注册的事情发生，比如数据来了，他就会站起来报告，交出一把钥匙，让我们通过这把钥匙来读取这个channel的内容。

了解了这个基本原理，我们结合代码看看使用，在使用上，也在分两个方向，一个是线程处理，一个是用非线程，后者比较简单，看下面代码：

import java.io.*;
import java.nio.*;
import java.nio.channels.*;
import java.nio.channels.spi.*;
import java.net.*;
import java.util.*;

/**
*
* @author Administrator
* @version
*/

public class NBTest {

　　/** Creates new NBTest */
　　public NBTest()
　　{
　　}

　　public void startServer() throws Exception
　　{
　　int channels = 0;
　　int nKeys = 0;
　　int currentSelector = 0;

　　//使用Selector
　　Selector selector = Selector.open();

　　//建立Channel 并绑定到9000端口
　　ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
　　InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(),9000);
　　ssc.socket().bind(address);

　　//使设定non-blocking的方式。
　　ssc.configureBlocking(false);

　　//向Selector注册Channel及我们有兴趣的事件
　　SelectionKey s = ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
　　printKeyInfo(s);

　　while(true) //不断的轮询
　　{
　　　　debug("NBTest: Starting select");

　　　　//Selector通过select方法通知我们我们感兴趣的事件发生了。
　　　　nKeys = selector.select();
　　　　//如果有我们注册的事情发生了，它的传回值就会大于0
　　　　if(nKeys > 0)
　　　　{
　　　　　　debug("NBTest: Number of keys after select operation: " +nKeys);

　　　　　　//Selector传回一组SelectionKeys
　　　　　　//我们从这些key中的channel()方法中取得我们刚刚注册的channel。
　　　　　　Set selectedKeys = selector.selectedKeys();
　　　　　　Iterator i = selectedKeys.iterator();
　　　　　　while(i.hasNext())
　　　　　　{
　　　　　　 　 s = (SelectionKey) i.next();
　　　　　　 　 printKeyInfo(s);
　　　　　　 　 debug("NBTest: Nr Keys in selector: " +selector.keys().size());

　　　　　　 　 //一个key被处理完成后，就都被从就绪关键字（ready keys）列表中除去
　　　　　　 　 i.remove();
　　　　　　 　 if(s.isAcceptable())
　　　　　　 　 {
　　　　　　 　 　 // 从channel()中取得我们刚刚注册的channel。
　　　　　　 　 　 Socket socket = ((ServerSocketChannel)s.channel()).accept().socket();
　　　　　　 　 　 SocketChannel sc = socket.getChannel();

　　　　　　 　 　 sc.configureBlocking(false);
　　　　　　 　 　 sc.register(selector, SelectionKey.OP_READ |SelectionKey.OP_WRITE);
　　　　　　 　 　 　　　　　　 　 　 System.out.println(++channels);
　　　　　　 　 }
　　　　　　 　 else
　　　　　　 　 {
　　　　　　 　 　 debug("NBTest: Channel not acceptable");
　　　　　　 　 }
　　　　　 }
　　　}
　　　else
　　　{
　　　　　　debug("NBTest: Select finished without any keys.");
　　　}

　 }

}

private static void debug(String s)
{
　 System.out.println(s);
}

private static void printKeyInfo(SelectionKey sk)
{
　 String s = new String();

　 s = "Att: " + (sk.attachment() == null ? "no" : "yes");
　 s += ", Read: " + sk.isReadable();
　 s += ", Acpt: " + sk.isAcceptable();
　 s += ", Cnct: " + sk.isConnectable();
　 s += ", Wrt: " + sk.isWritable();
　 s += ", Valid: " + sk.isValid();
　 s += ", Ops: " + sk.interestOps();
　 debug(s);
}

/**
* @param args the command line arguments
*/
public static void main (String args[])
{
　 NBTest nbTest = new NBTest();
　 try
　 {
　 　 nbTest.startServer();
　 }
　 　 catch(Exception e)
　 {
　 　 e.printStackTrace();
　 }
}

}

这是一个守候在端口9000的noblock server例子，如果我们编制一个客户端程序，就可以对它进行互动操作，或者使用telnet 主机名　90000 可以链接上。

http://www.jdon.com/concurrent/nio%D4%AD%C0%ED%D3%A6%D3%C3.htm