socket---> bio ---> nio --> aio --> netty
io----------------------|
BIO :
服务器通过一个Acceptor线程负责监听客户端请求和为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理。典型的一请求一应答模式。若客户端数量增多,频繁地创建和销毁线程会给服务器打开很大的压力。后改良为用线程池的方式代替新增线程,被称为伪异步IO。
NIO:
NIO 通过一个线程轮询,实现千万个客户端的请求,这就是非阻塞NIO的特点。
1)缓冲区Buffer:它是NIO与BIO的一个重要区别。BIO是将数据直接写入或读取到Stream对象中。而NIO的数据操作都是在缓冲区中进行的。缓冲区实际上是一个数组。Buffer最常见的类型是ByteBuffer,另外还有CharBuffer,ShortBuffer,IntBuffer,LongBuffer,FloatBuffer,DoubleBuffer。
2)通道Channel:和流不同,通道是双向的。NIO可以通过Channel进行数据的读,写和同时读写操作。通道分为两大类:一类是网络读写(SelectableChannel),一类是用于文件操作(FileChannel),我们使用的SocketChannel和ServerSocketChannel都是SelectableChannel的子类。
3)多路复用器Selector:NIO编程的基础。多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力。就是Selector会不断地轮询注册在其上的通道(Channel),如果某个通道处于就绪状态,会被Selector轮询出来,然后通过SelectionKey可以取得就绪的Channel集合,从而进行后续的IO操作。服务器端只要提供一个线程负责Selector的轮询,就可以接入成千上万个客户端,这就是JDK NIO库的巨大进步。
AIO:
在NIO的基础上引入了新的异步通道的概念,并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。
AIO 并没有采用NIO的多路复用器,而是使用异步通道的概念。其read,write方法的返回类型都是Future对象。而Future模型是异步的,其核心思想是:去主函数等待时间。
常见面试题
1 IO,NIO,AIO区别
IO 阻塞同步通信模式,客户端和服务器连接需要三次握手,使用简单,但吞吐量小
NIO 非阻塞同步通信模式,客户端与服务器通过Channel连接,采用多路复用器轮询注册的Channel。提高吞吐量和可靠性。
AIO 非阻塞异步通信模式,NIO的升级版,采用异步通道实现异步通信,其read和write方法均是异步方法。
2 Stock通信的伪代码实现流程
服务器绑定端口:server = new ServerSocket(PORT)
服务器阻塞监听:socket = server.accept()
服务器开启线程:new Thread(Handle handle)
服务器读写数据:BufferedReader PrintWriter
客户端绑定IP和PORT:new Socket(IP_ADDRESS, PORT)
客户端传输接收数据:BufferedReader PrintWriter
3 TCP协议与UDP协议有什么区别
TCP : 传输控制协议是基于连接的协议,在正式收发数据前,必须和对方建立可靠的连接。速度慢,合适传输大量数据。
UDP : 用户数据报协议是与TCP相对应的协议。面向非连接的协议,不与对方建立连接,而是直接就把数据包发送过去,速度快,适合传输少量数据。
4 什么是同步阻塞BIO,同步非阻塞NIO,异步非阻塞AIO
同步阻塞IO : 用户进程发起一个IO操作以后,必须等待IO操作的真正完成后,才能继续运行。
同步非阻塞IO: 用户进程发起一个IO操作以后,可做其它事情,但用户进程需要经常询问IO操作是否完成,这样造成不必要的CPU资源浪费。
异步非阻塞IO: 用户进程发起一个IO操作然后,立即返回,等IO操作真正的完成以后,应用程序会得到IO操作完成的通知。类比Future模式。
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