阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码-白红宇

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();        }    } }复制代码

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
    
      selectedKeys = selector.selectedKeys();                Iterator
     
       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}复制代码

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

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