【Java TCP/IP Socket】Java NIO Socket VS 标准IO Socket

简介

Java  NIO从JDK1.4引入,它提供了与标准IO完全不同的工作方式。

NIO包(java.nio.*)引入了四个关键的抽象数据类型,它们共同解决传统的I/O类中的一些问题。
1、 Buffer:它是包含数据且用于读写的线形表结构。其中还提供了一个特殊类用于内存映射文件的I/O操作。
2、 Charset:它提供Unicode字符串影射到字节序列以及逆影射的操作。
3、 Channels:包含socket,file和pipe三种管道,它实际上是双向交流的通道。
4、 Selector:它将多元异步I/O操作集中到一个或多个线程中。

比较

1、数据的读写操作

标准的IO是基于字节流和字符流进行操作的,它不能前后移动流中的数据,而NIO是基于通道(Channel)和缓冲区(Buffer)进行操作的,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中,需要时可以在缓冲区中前后移动所保存的数据。

2、非阻塞

在标准IO的Socket编程中,套接字的某些操作可能会造成阻塞:accept()方法的调用可能会因为等待一个客户端连接而阻塞,read()方法也可能会因为没有数据可读而阻塞,write()方法在数据没有完全写入时也可能会发生阻塞,阻塞发生时,该线程被挂起,什么也干不了。

阻塞式网络 IO 的特点:

1)多线程处理多个连接。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些 CPU 时间。

2)每个线程遇在外部未准备好的时候,都会阻塞。阻塞的结果就是会带来大量的上下文切换。且大部分上下文切换可能是无意义的。比如假设一个线程监听一个端口,一天只会有几次请求进来,但是该 cpu 不得不为该线程不断做上下文切换尝试,大部分的切换以阻塞告终。

NIO则具有非阻塞的特性,可以通过对channel的阻塞行为的配置,实现非阻塞式的信道。在非阻塞情况下,线程在等待连接,写数据等(标准IO中的阻塞操作)的同时,也可以做其他事情,这便实现了线程的异步操作。

非阻塞式网络IO的特点:

1)把整个过程切换成小的任务,通过任务间协作完成。

2)由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件,并负责分发。

3)事件驱动机制:事件到的时候触发,而不是同步的去监视事件。

4)线程通讯:线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的进程切换。

 3、选择器

Java NIO引入了选择器的概念,选择器可以监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个的线程可以监听多个数据通道,这也是非阻塞IO的核心。而在标准IO的Socket编程中,单个线程则只能在一个端口监听。



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