NIO三大组件Channel、Buffer和Selector

non-blocking io 非阻塞 IO

三大组件

1.1 Channel & Buffer

channel 有一点类似于 stream,它就是读写数据的双向通道,可以从 channel 将数据读入 buffer,也可以将 buffer 的数据写入 channel,而之前的 stream 要么是输入,要么是输出,channel 比 stream 更为底层

channel
buffer

常见的 Channel 有

  • FileChannel :文件数据传输通道
  • DatagramChannel: UDP数据传输通道
  • SocketChannel:TCP数据传输通道 (客户端和服务端都能使用)
  • ServerSocketChannel: TCP数据传输通道(专用于服务端使用)

buffer 则用来缓冲读写数据(内存缓冲区),常见的 buffer 有

  • ByteBuffer
    • MappedByteBuffer
    • DirectByteBuffer 直接内存缓冲区
    • HeapByteBuffer Java堆内存缓冲区
  • ShortBuffer
  • IntBuffer
  • LongBuffer
  • FloatBuffer
  • DoubleBuffer
  • CharBuffer

1.2 Selector

selector 单从字面意思不好理解,需要结合服务器的设计演化来理解它的用途

多线程版设计

多线程版
socket1
thread
socket2
thread
socket3
thread

⚠️ 多线程版缺点

  • 内存占用高(线程本身就会占用一定的内存)
  • 线程上下文切换成本高
  • 只适合连接数少的场景

线程池版设计

线程池版
socket1
thread
socket2
thread
socket3
socket4

⚠️ 线程池版缺点

  • 阻塞模式下,线程仅能处理一个 socket 连接(线程没有得到充分的利用)
  • 仅适合短连接场景(便于线程能够及时处理其它会话请求)

selector 版设计

selector 的作用就是配合一个线程来管理多个 channel,获取这些 channel 上发生的事件,这些 channel 工作在非阻塞模式下,不会让线程吊死在一个 channel 上。适合连接数特别多,但流量低的场景(low traffic)

selector 版
selector
thread
channel
channel
channel

调用 selector 的 select() 会阻塞直到 channel 发生了读写就绪事件,这些事件发生,select 方法就会返回这些事件交给 thread 来处理

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