Java Se : Java NIO（服务端）与BIO（客户端）通信
Java目前有三种IO相关的API了,下面简单的说一下:
BIO，阻塞IO，最常用的Java IO API，提供一般的流的读写功能。相信学习Java的人，都用过。
NIO，非阻塞IO，在JDK1.4中开始出现，大量应用与服务器端编程，用于提高并发访问的性能，常用的NIO框架有Netty，Mina。
AIO，异步IO，在JDK1.7开始出现。还没有了解过，等以后了解了再说。
阻塞、非阻塞，同步、异步
在写这篇文章前，在网上了解了一下，其中争议最的问题要数阻塞、非阻塞怎么理解，异步、同步怎么理解。
由于每个人想法的不同，很难达到一个一致的答案，又没有真正的大牛出来给这一个准确的定义。这里也简单的说一下，我对这两组名词的理解。
1）阻塞、非阻塞
我认为，BIO，NIO没有大家想的那么复杂，就是底层实现中进行数据的读写（IO）采取的两种方案，只不过非阻塞读写要比阻塞IO读写更快一些。
bio中的InputStream#read()是一个block方法。
2）同步、异步
同步与异步，我认为说的并不是IO本身，我认为说的是程序采用的编程模型，也就是说采用的是同步的编程模型还是异步的编程模型。
BIO、NIO，他们的区别是操作系统读写数据采用的方式，他们是Java中的概念，在Java领域，他们的底层实现采用的是同步的编程模型。所以说BIO、NIO都是同步的。
AIO的底层实现应当是异步的编程模型，所以说它是异步IO。
这里我只是阐述了我对它们的理解，没有与大家争论到底怎么去理解他们。也许我没有大家想的那么深远，毕竟我只是学习了NIO不到一天时间而已。
针对BIO、NIO，服务器编程如何提高性能
一个程序运行的快慢，一般有会受到两个因素的影响：1）程序代码是否高效，2）IO读写是否高效。曾经看过这么一幅图，大致内容是：一帮不同角色的人（程序员、运维、项目经理等角色的人）在一起讨论一个应用程序效率地下的问题。
程序员说的是：给我3个月时间，我能够让程序运行效率提高，当然了，我要调整代码的整体结构…
运维说：…
项目经理说：换用读写更快的硬件设备解决这个问题。
故事我已经无法还原，但是这个故事说的内容就是程序优化带来的效率的提升远不及提高IO速度带来的提升。
相比于BIO，NIO就是从读写来提升效率的。性能对于服务器来说尤为重要，服务器端编程并不是都采用了NIO编程。
Tomcat服务器内部，就有BIO、NIO两种方式。
1）BIO如何提高并发访问
BIO，是一种阻塞IO，服务器端使用BIO进行数据读写时，一般都是采用了一个Socket请求对应一个Thread的方式来提高性能的。
但是一台服务器上，可以跑的线程数量也是有限制的：线程不是越多越好，毕竟线程间的切换，也是有不小的开销。也不是越少越好，线程太少，极端情况下一个线程，如果用一个线程来解决用户的并发访问，服务器接收一个客户的请求时，其他人都要处于等待状态。你访问网页，多数情况下超过5秒，估计你就关掉它了吧。
或者采用线程池方案。
2）采用NIO编程时 如何提高并发访问
采用选择器轮询可用通道，读写数据。具体的怎么做的就不说了，网上一大坨一大坨的，虽然网上大家写的大多是copy别人的。下面给会出一个例子，所以这里就不多说了，不知道的可以网上找相关的文章。
一个Thread下开一个Selector，一个Selector处理多个Socket通道（也就是多个用于请求），这样就是一个Thread线程可以同时处理多个用户请求。
孰优孰劣
假若说，服务器设置同时处理1000个用户请求（也就是1000个处理用户请求的线程）。假若有10000个人来发请求。
如果采用BIO API编程，那么就同时只能为1000个人服务，其他的9000人就处于等待状态。
如果采用NIO API编程，也开启1000个线程，因为一个Thread可以同时处理多个用户请求，咱不说让它处理太多了，就处理10个吧，这样算下来，这个10000个用户请求，就都可以处理了。
BIO（客户端）与NIO（服务端）通信
今天学习了NIO，就用NIO来处理浏览器用户请求吧。浏览器发送的肯定不是采用NIO API发送Socket请求的，肯定是使用了阻塞式IO，也就是对应于Java中的BIO了。
package com.fjn.other.nio.socket;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
@SuppressWarnings({ "unchecked" })
public class NioServer {
ServerSocketChannel serverChannel;
ServerSocket serverSocket;
public final int port;
private Selector selector;
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
NioServer(final int port) {
this.port = port;
}
void init() throws Exception {
// 创建 ServerSocketChannel、ServerSocket
serverChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocket = serverChannel.socket();
serverSocket.bind(new InetSocketAddress(port));
// 设置通道为非阻塞模式
serverChannel.configureBlocking(false);
// 开启通道选择器，并注册 ServerSocketChannel
selector = Selector.open();
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
void go() throws Exception {
while (true) {
int num = selector.select();
if (num <= 0)
continue;
Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator();
while (keyIter.hasNext()) {
final SelectionKey key = keyIter.next();
// 接收一个Socket连接
// key.isAcceptable（）如果为true，说明channnel支持accept（）,也就是说明是一个ServerSocketChannel
if (key.isAcceptable()) {
SocketChannel clientChannel = serverChannel.accept();
if (clientChannel != null) {
clientChannel.configureBlocking(false);
clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ
| SelectionKey.OP_WRITE);
}
}
// 如果isReadable()为true,说明是一个SocketChannel
if (key.isReadable()) {
String requestContent = read(key);
// 业务处理
// responseContent=doSomthing(requestContent);
write(key, "ok" /* responseContent */);
}
keyIter.remove();
}
}
}
// 从通道读取数据
String read(SelectionKey key) throws Exception {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
buffer.clear();// 这一步必须有
int len = 0;
StringBuffer str=new StringBuffer();
while ((len = socketChannel.read(buffer)) > 0) {
byte[] bs = buffer.array();
String block=new String(bs, 0, len);
System.out.println("Server read: " + block);
str.append(block);
}
buffer.clear();
return str.toString();
}
// 写数据到通道
void write(SelectionKey key, String str) throws Exception {
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
buffer.clear();
buffer.put(str.getBytes());
buffer.flip();// 这一步必须有
socketChannel.write(buffer);
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
final int port = 10000;
NioServer server = new NioServer(port);
server.init();
///========================================================
// 接下来模拟3个Client并发访问服务器
int poolsize = 3;
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(poolsize);
Collection<Callable> tasks = new ArrayList<Callable>(10);
final String clientname="clientThread";
for (int i = 0; i < poolsize; i++) {
final int n = i;
// 若每一个Client都保持使用BIO方式发送数据到Server，并读取数据。
tasks.add(new Callable() {
@Override
public Object call() throws Exception {
Socket socket = new Socket("127.0.0.1", port);
final InputStream input = socket.getInputStream();
final OutputStream out = socket.getOutputStream();
final String clientname_n = clientname + "_" + n;
// BIO读取数据线程
new Thread(clientname_n + "_read") {
@Override
public void run() {
byte[] bs = new byte[1024];
while (true) {
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
int len = 0;
try {
while ((len = input.read(bs)) != -1) {
System.out.println("Clinet thread "
+ Thread.currentThread()
.getName() + " read: "
+ new String(bs, 0, len));
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}.start();
// BIO写数据线程
new Thread(clientname_n + "_write") {
@Override
public void run() {
int a = 0;
while (true) {
try {
Thread.sleep(100);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
String str = Thread.currentThread().getName()
+ " hello, " + a;
try {
out.write(str.getBytes());
a++;
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}.start();
return null;
}
});
}
pool.invokeAll((Collection<? extends Callable<Object>>) tasks);
server.go();
}
}
上面的测试的是3个Client采用BIO API不断的并发的发送Socket 请求到Server端。Server采用NIO API处理Client的请求并作出响应，然后Client接收响应。
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