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阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

程序员文章站 2022-06-28 20:54:35
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, ......

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

publicclassdemoserverextendsthread{
privateserversocket serversocket;
publicint getport(){
return serversocket.getlocalport();
}
publicvoid run(){
try{
serversocket =newserversocket(0);
while(true){
socket socket = serversocket.accept();
requesthandler requesthandler =newrequesthandler(socket);
requesthandler.start();
}
}catch(ioexception e){
e.printstacktrace();
}finally{
if(serversocket !=null){
try{
serversocket.close();
}catch(ioexception e){
e.printstacktrace();
}
}
}
}
publicstaticvoid main(string[] args)throwsioexception{
demoserver server =newdemoserver();
server.start();
try(socket client =newsocket(inetaddress.getlocalhost(), server.getport())){
bufferedreader bufferedreader =newbufferedreader(newinputstreamreader(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
classrequesthandlerextendsthread{
privatesocket socket;
requesthandler(socket socket){
this.socket = socket;
}
@override
publicvoid run(){
try(printwriter out =newprintwriter(socket.getoutputstream());){
out.println("hello world!");
out.flush();
}catch(exception e){
e.printstacktrace();
}
}
}

 

 

  • 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。

 

阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

 

(图片来源于杨晓峰)

三、nio 代码实现

 

publicclassnioserverextendsthread{
publicvoid run(){
try(selector selector =selector.open();
serversocketchannel serversocket =serversocketchannel.open();){// 创建 selector 和 channel
serversocket.bind(newinetsocketaddress(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<selectionkey> selectedkeys = selector.selectedkeys();
iterator<selectionkey> 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();
}
}
privatevoid sayhelloworld(serversocketchannel server)throwsioexception{
try(socketchannel client = server.accept();){ client.write(charset.defaultcharset().encode("hello world!"));
}
}
// 省略了与前面类似的 main
}

 

 

  • 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。

 

阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

 

作者: 王磊的博客

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