阿里面试题BIO和NIO数量问题附答案和代码

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。

 

 

(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。

 

 

作者： 王磊的博客

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