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传统IO与NIO的区别

本篇内容主要讲解“传统IO与NIO的区别”，感兴趣的朋友不妨来看看。本文介绍的方法操作简单快捷，实用性强。下面就让小编来带大家学习“传统IO与NIO的区别”吧!

成都创新互联成立与2013年，先为江达等服务建站，江达等地企业，进行企业商务咨询服务。为江达企业网站制作PC+手机+微官网三网同步一站式服务解决您的所有建站问题。

我们先来看一段传统IO的代码

public class OioServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//这里可以直接写成ServerSocket server = new ServerSocket(10101);        ServerSocket server = new ServerSocket();        server.bind(new InetSocketAddress(10101));        System.out.println("服务器启动");        while (true) {//此处会阻塞            Socket socket = server.accept();            System.out.println("来了一个新客户端");            handler(socket);        }
    }public static void handler(Socket socket) {try {byte[] bytes = new byte[1024];            InputStream inputStream = socket.getInputStream();            while (true) {int read = inputStream.read(bytes);                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes,0,read));                }else {break;                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();        }finally {try {
                System.out.println("socket关闭");                socket.close();            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();            }
        }
    }
}

使用telnet连接

admindeMacBook-Pro:~ admin$ telnet 127.0.0.1 10101
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.

我们会看到OioServer的运行情况

服务器启动
来了一个新客户端

但是当我们又使用一个telnet连接进来的时候，OioServer的运行情况没变，说明一个服务端只能接收一个客户端点连接，原因在于Socket socket = server.accept();发生了堵塞，现在我们将其改写成多线程

public class OioServerThread {public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket server = new ServerSocket(10101);        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2);        System.out.println("服务器启动");        while (true) {
            Socket socket = server.accept();            System.out.println("来了一个新客户端");            service.execute(() -> handler(socket));        }
    }public static void handler(Socket socket) {try {byte[] bytes = new byte[1024];            InputStream inputStream = socket.getInputStream();            while (true) {int read = inputStream.read(bytes);                if (read != -1) {
                    System.out.println(new String(bytes,0,read));                }else {break;                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();        }finally {try {
                System.out.println("socket关闭");                socket.close();            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();            }
        }
    }
}

运行可知，当我们启动了多个telnet进行连接的时候，它是可以一起连接进来的

服务器启动
来了一个新客户端
来了一个新客户端

但是这里有一个问题，我们线程池的可用线程是有限的，不可能无限提供线程来接收大量客户端的连接，迟早它会无响应被堵塞的。

我们现在来看一下NIO,NIO其实是使用传统IO的特性创建一个channel(通道),通过该通道来注册事件SelectionKey

SelectionKey有四种事件

  • SelectionKey.OP_ACCEPT —— 接收连接继续事件，表示服务器监听到了客户连接，服务器可以接收这个连接了

  • SelectionKey.OP_CONNECT —— 连接就绪事件，表示客户与服务器的连接已经建立成功

  • SelectionKey.OP_READ —— 读就绪事件，表示通道中已经有了可读的数据，可以执行读操作了（通道目前有数据，可以进行读操作了）

  • SelectionKey.OP_WRITE —— 写就绪事件，表示已经可以向通道写数据了（通道目前可以用于写操作）

 这里 注意，下面两种，SelectionKey.OP_READ ，SelectionKey.OP_WRITE ，

1.当向通道中注册SelectionKey.OP_READ事件后，如果客户端有向缓存中write数据，下次轮询时，则会 isReadable()=true；

2.当向通道中注册SelectionKey.OP_WRITE事件后，这时你会发现当前轮询线程中isWritable()一直为ture，如果不设置为其他事件

public class NIOServer {   // 通道管理器   private Selector selector;   /**    * 获得一个ServerSocket通道，并对该通道做一些初始化的工作    * 
    * @param port    *            绑定的端口号    * @throws IOException    */   public void initServer(int port) throws IOException {      // 获得一个ServerSocket通道      ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();      // 设置通道为非阻塞      serverChannel.configureBlocking(false);      // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口      serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));      // 获得一个通道管理器      this.selector = Selector.open();      // 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，      // 当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。      serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);   }   /**    * 采用轮询的方式监听selector上是否有需要处理的事件，如果有，则进行处理    * 
    * @throws IOException    */   public void listen() throws IOException {
      System.out.println("服务端启动成功！");      // 轮询访问selector      while (true) {         // 当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞         selector.select();         // 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件         Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();         while (ite.hasNext()) {
            SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();            // 删除已选的key,以防重复处理            ite.remove();            handler(key);         }
      }
   }   /**    * 处理请求    * 
    * @param key    * @throws IOException    */   public void handler(SelectionKey key) throws IOException {      
      // 客户端请求连接事件      if (key.isAcceptable()) {
         handlerAccept(key);         // 获得了可读的事件      } else if (key.isReadable()) {
         handelerRead(key);      }
   }   /**    * 处理连接请求    * 
    * @param key    * @throws IOException    */   public void handlerAccept(SelectionKey key) throws IOException {
      ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();      // 获得和客户端连接的通道      SocketChannel channel = server.accept();      // 设置成非阻塞      channel.configureBlocking(false);      // 在这里可以给客户端发送信息哦      System.out.println("新的客户端连接");      // 在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。      channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);   }   /**    * 处理读的事件    * 
    * @param key    * @throws IOException    */   public void handelerRead(SelectionKey key) throws IOException {      // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道      SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();      // 创建读取的缓冲区      ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);      int read = channel.read(buffer);      if(read > 0){         byte[] data = buffer.array();         String msg = new String(data).trim();         System.out.println("服务端收到信息：" + msg);                  //回写数据         ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());         channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端      }else{
         System.out.println("客户端关闭");         key.cancel();      }
   }   /**    * 启动服务端测试    * 
    * @throws IOException    */   public static void main(String[] args) throws IOException {
      NIOServer server = new NIOServer();      server.initServer(10101);      server.listen();   }

}

NIO与传统IO最大的不同

  1. NIO有通道的概念，传统IO没有这个概念，但通道的概念是基于传统IO的

  2. 传统IO的字符接受处理是也是实用的Java原生的序列化流的方式，而NIO是使用ByteBuffer的缓冲区机制。

使用telnet测试，NIO是肯定支持多个客户端同时操作的，但很重要的一点是NIO是单线程的，传统IO和NIO的逻辑如下

传统IO

传统IO与NIO的区别

NIO

传统IO与NIO的区别

至于NIO如何多线程，可以参考NIO如何多线程操作 ，这其实也是Netty的原理。

分别用两个telnet连接

admindeMacBook-Pro:IOServer admin$ telnet 127.0.0.1 10101
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
dsfds
好的

admindeMacBook-Pro:~ admin$ telnet 127.0.0.1 10101
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
22222
好的

服务端显示如下

服务端启动成功！
新的客户端连接
服务端收到信息：dsfds
新的客户端连接
服务端收到信息：22222

当我们退出其中一个的时候

admindeMacBook-Pro:~ admin$ telnet 127.0.0.1 10101
Trying 127.0.0.1...
Connected to localhost.
Escape character is '^]'.
22222
好的^]
telnet> quit
Connection closed.

服务端显示如下

服务端启动成功！
新的客户端连接
服务端收到信息：dsfds
新的客户端连接
服务端收到信息：22222
客户端关闭

如果我们使用telnet连接进去以后，直接关闭shell，则服务端会抛出异常

服务端启动成功！
新的客户端连接
服务端收到信息：
Exception in thread "main" java.io.IOException: Connection reset by peer
    at sun.nio.ch.FileDispatcherImpl.read0(Native Method)
    at sun.nio.ch.SocketDispatcher.read(SocketDispatcher.java:39)
    at sun.nio.ch.IOUtil.readIntoNativeBuffer(IOUtil.java:223)
    at sun.nio.ch.IOUtil.read(IOUtil.java:197)
    at sun.nio.ch.SocketChannelImpl.read(SocketChannelImpl.java:380)
    at com.guanjian.websocket.io.NIOServer.handelerRead(NIOServer.java:111)
    at com.guanjian.websocket.io.NIOServer.handler(NIOServer.java:77)
    at com.guanjian.websocket.io.NIOServer.listen(NIOServer.java:59)
    at com.guanjian.websocket.io.NIOServer.main(NIOServer.java:134)

说明在读取Buffer缓冲区的时候，抛出了异常，所以我们应该在读取的时候捕获异常，而不是抛出异常

/** * 处理读的事件 * 
 * @param key * @throws IOException */public void handelerRead(SelectionKey key) {   // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道   SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();   // 创建读取的缓冲区   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);   try {      int read = channel.read(buffer);      if(read > 0){               byte[] data = buffer.array();               String msg = new String(data).trim();               System.out.println("服务端收到信息：" + msg);               //回写数据               ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());               channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端           }else{
               System.out.println("客户端关闭");               key.cancel();           }
   } catch (IOException e) {
      e.printStackTrace();   }
}

我们现在来证明NIO是单线程的，将以上代码修改一下

/** * 处理读的事件 * 
 * @param key * @throws IOException */public void handelerRead(SelectionKey key) {   // 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道   SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();   // 创建读取的缓冲区   ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);   try {      int read = channel.read(buffer);      Thread.sleep(60000);      if(read > 0){               byte[] data = buffer.array();               String msg = new String(data).trim();               System.out.println("服务端收到信息：" + msg);               //回写数据               ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap("好的".getBytes());               channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端           }else{
               System.out.println("客户端关闭");               key.cancel();           }
   } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();   }
}

我们让他发送消息的时候睡一分钟。启动服务端，连接第一个telnet进来，并发几个字符

此时我们连进第二个telnet，会发现服务端没反应，需要等到一分钟之后，第一个telnet才会收到"好的"，而服务端才会显示"新的客户端连接"。

说明服务端在处理发送字符的时候被阻塞，NIO为单线程。

到此，相信大家对“传统IO与NIO的区别”有了更深的了解，不妨来实际操作一番吧！这里是创新互联网站，更多相关内容可以进入相关频道进行查询，关注我们，继续学习！


文章标题：传统IO与NIO的区别
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