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Nio与Aio详解

Io与多线程的关系: Nio改变了线程在应用层面的使用方式

整体流程

buffer 的三个重要参数

整体流程

参数解释

/BufferSize/ 详细解读

整体流程 整体流程 整体流程

Buffer中大多数的方法都是去改变这3个参数来达到某些功能的:

public final Buffer rewind()

将position置零,并清除标志位(mark)

public final Buffer clear()

将position置零,同时将limit设置为capacity的大小,并清除了标志mark

public final Buffer flip()

先将limit设置到position所在位置,然后将position置零,并清除标志位mark,通常在读写转换时使用

文件映射到内存 com.geek.aionio.nioCopyFile/mapBuffer

对MappedByteBuffer的修改就相当于修改文件本身,这样操作的速度是很快的。

多线程网络一般结构

整体流程

/socket

为每一个客户端使用一个线程,如果客户端出现延时等异常,线程可能会被占用很长时间。因为数据的准备和读取都在这个线程中。此时,如果客户端数量众多,可能会消耗大量的系统资源

HeavySocketClient 模拟抵消的客户端接受请求 低效的客户端来模拟因网络而延时的情况

因为

while ((inputLine = is.readLine()) != null)

是阻塞的,所以时间都花在等待中

如果用NIO来处理这个问题会怎么做呢?

NIO有一个很大的特点就是:把数据准备好了再通知我

而Channel有点类似于流,一个Channel可以和文件或者网络Socket对应 。

selector是一个选择器,它可以选择某一个Channel,然后做些事情。

一个线程可以对应一个selector,而一个selector可以轮询多个Channel,而每个Channel对应了一个Socket。

与上面一个线程对应一个Socket相比,使用NIO后,一个线程可以轮询多个Socket。

当selector调用select()时,会查看是否有客户端准备好了数据。当没有数据被准备好时,select()会阻塞。平时都说NIO是非阻塞的,但是如果没有数据被准备好还是会有阻塞现象。

当有数据被准备好时,调用完select()后,会返回一个SelectionKey,SelectionKey表示在某个selector上的某个Channel的数据已经被准备好了。

只有在数据准备好时,这个Channel才会被选择。

这样NIO实现了一个线程来监控多个客户端。

而刚刚模拟的网络延迟的客户端将不会影响NIO下的线程,因为某个Socket网络延迟时,数据还未被准备好,selector是不会选择它的,而会选择其他准备好的客户端。

selectNow()与select()的区别在于,selectNow()是不阻塞的,当没有客户端准备好数据时,selectNow()不会阻塞,将返回0,有客户端准备好数据时,selectNow()返回准备好的客户端的个数

/aionio/nio

当用之前模拟的那个延迟的客户端时,这次的时间消耗就在2ms到11ms之间了。性能提升是很明显的。

总结:

  1. NIO会将数据准备好后,再交由应用进行处理,数据的读取/写入过程依然在应用线程中完成,只是将等待的时间剥离到单独的线程中去。

  2. 节省数据准备时间(因为Selector可以复用)

AIO的特点

  1. 读完了再通知我

  2. 不会加快IO,只是在读完后进行通知

  3. 使用回调函数,进行业务处理

这里使用了Future来实现即时返回

在理解了NIO的基础上,看AIO,区别在于AIO是等读写过程完成后再去调用回调函数。

NIO是同步非阻塞的

AIO是异步非阻塞的

由于NIO的读写过程依然在应用线程里完成,所以对于那些读写过程时间长的,NIO就不太适合。

而AIO的读写过程完成后才被通知,所以AIO能够胜任那些重量级,读写过程长的任务