Java中IO与NIO的区别和使用场景

Python028

Java中IO与NIO的区别和使用场景,第1张

在java2以前,传统的socket IO中,需要为每个连接创建一个线程,当并发的连接数量非常巨大时,线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。java5以后使用NIO,不再需要为每个线程创建单独的线程,可以用一个含有限数量线程的线程池,甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量,所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞,如果阻塞的话,有些连接就得不到处理,NIO提供了这种非阻塞的能力。

NIO 设计背后的基石:反应器模式,用于事件多路分离和分派的体系结构模式。

反应器(Reactor):用于事件多路分离和分派的体系结构模式

通常的,对一个文件描述符指定的文件或设备, 有两种工作方式: 阻塞 与非阻塞 。所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 如果当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待 状态, 直到有东西可读或者可写为止。而对于非阻塞状态, 如果没有东西可读, 或者不可写, 读写函数马上返回, 而不会等待 。

一种常用做法是:每建立一个Socket连接时,同时创建一个新线程对该Socket进行单独通信(采用阻塞的方式通信)。这种方式具有很高的响应速度,并且控制起来也很简单,在连接数较少的时候非常有效,但是如果对每一个连接都产生一个线程的无疑是对系统资源的一种浪费,如果连接数较多将会出现资源不足的情况。

另一种较高效的做法是:服务器端保存一个Socket连接列表,然后对这个列表进行轮询,如果发现某个Socket端口上有数据可读时(读就绪),则调用该socket连接的相应读操作;如果发现某个 Socket端口上有数据可写时(写就绪),则调用该socket连接的相应写操作;如果某个端口的Socket连接已经中断,则调用相应的析构方法关闭该端口。这样能充分利用服务器资源,效率得到了很大提高。

传统的阻塞式IO,每个连接必须要开一个线程来处理,并且没处理完线程不能退出。

非阻塞式IO,由于基于反应器模式,用于事件多路分离和分派的体系结构模式,所以可以利用线程池来处理。事件来了就处理,处理完了就把线程归还。而传统阻塞方式不能使用线程池来处理,假设当前有10000个连接,非阻塞方式可能用1000个线程的线程池就搞定了,而传统阻塞方式就需要开10000个来处理。如果连接数较多将会出现资源不足的情况。非阻塞的核心优势就在这里。

为什么会这样,下面就对他们做进一步细致具体的分析:

首先,我们来分析传统阻塞式IO的瓶颈在哪里。在连接数不多的情况下,传统IO编写容易方便使用。但是随着连接数的增多,问题传统IO就不行了。因为前面说过,传统IO处理每个连接都要消耗一个线程,而程序的效率当线程数不多时是随着线程数的增加而增加,但是到一定的数量之后,是随着线程数的增加而减少。这里我们得出结论,传统阻塞式IO的瓶颈在于不能处理过多的连接。

然后,非阻塞式IO的出现的目的就是为了解决这个瓶颈。而非阻塞式IO是怎么实现的呢?非阻塞IO处理连接的线程数和连接数没有联系,也就是说处理 10000个连接非阻塞IO不需要10000个线程,你可以用1000个也可以用2000个线程来处理。因为非阻塞IO处理连接是异步的。当某个链接发送请求到服务器,服务器把这个连接请求当作一个请求"事件",并把这个"事件"分配给相应的函数处理。我们可以把这个处理函数放到线程中去执行,执行完就把线程归还。这样一个线程就可以异步的处理多个事件。而阻塞式IO的线程的大部分时间都浪费在等待请求上了。

所谓阻塞式IO流,就是指在从数据流当中读写数据的的时候,阻塞当前线程,直到IO流可以

重新使用为止,你也可以使用流的avaliableBytes()函数看看当前流当中有多少字节可以读取,这样

就不会再阻塞了。

简介:

BIO:同步阻塞式IO,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。

NIO:同步非阻塞式IO,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

AIO(NIO.2):异步非阻塞式IO,服务器实现模式为一个有效请求一个线程,客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。

各自应用场景:

(1)NIO适合处理连接数目特别多,但是连接比较短(轻操作)的场景,Jetty,Mina,ZooKeeper等都是基于java nio实现。

(2)BIO方式适用于连接数目比较小且固定的场景,这种方式对服务器资源要求比较高,并发局限于应用中。

小公司做小项目一般都用SSH+jsp大公司做项目都是根据不同的项目 采取不同的框架技术,比如银行大部分都用 EJB等

第一:先学习Java的核心库(JavaSE)

JavaSE的内容包括:环境搭建、基础语法、面向对象、数组、集合、常用类、IO流、反射机制、网络编程……..

第二:MySQL数据库

搞定一门数据库相关的课程,例如:MySQL、Oracle,搞定一个就可以了,目前互联网公司,例如:京东、阿里等,他们都在使用MySQL,所以建议大家学习MySQL数据库,小巧轻盈,免费,由于互联网公司的项目访问量比较大,所以一般会搭建数据库的集群,可以一个数据库不够,所以需要搭建数据库集群,为了应付高并发。(搭建的比较多的时候,免费就很重要了。)

第三:WEB前端

以后从事Java开发,从事JavaEE开发,主要开发的系统结构是B/S结构的,B指的是Browser,S指的是Server。要开发这种系统,B端要会,S端也要精通。WEB前端的学习就是学习B端技术。包括:HTML 、CSS、JavaScript(JS)、jQuery框架(底层对JS进行了封装)…

第四:WEB后端(JavaWEB)

WEB后端其实可以是很多种不同的编程语言,例如:PHP、C、C++、Java,他们都可以进行WEB后端的开发,我们既然选择了比较火爆的Java,那么我们学习的后端一定是基于Java语言实现的,包括:Servlet、Filter、Jsp、EL、JSTL、MVC架构模式、数据库连接池(阿里巴巴的Druid连接池)、代理模式(动态代理)。另外后端学习了之后,还要学习一个异步编程技术AJAX。(完成网页的局部刷新,AJAX其实不属于后端,是前端浏览器上的程序。)

学习到这里为止,表示Java基本/基础的技术已经学完了。但是这些最基层的技术在实际的开发中不会使用的,一般为了开发效率,都会使用大量的提前封装好的框架。

第五:最好能够停留下来,做一个项目。

这个项目最好能将之前所学全部串起来。(对以前的知识点进行巩固。)

这个项目最好是基于:Servlet + Jsp+AJAX+jQuery+MySQL….

在这个项目的开发过程中:大家一定要记住,目前比较好的项目自动构建工具:Maven是一定要精通的。还有一个就是团队协作开发:Git/SVN是一定要会用的。(目前使用Git比较多一些。)

第六:学习高级框架

Spring、SpringMVC、MyBatis(持久层框架,这个框架互联网公司使用比较多,因为互联网项目需要进行SQL优化,MyBatis的SQL优化很方便,所以大部分都是使用MyBatis)

Struts2(很少使用了,使用这个的肯定是很老的项目)、Hibernate(传统企业,还有政府等可能会使用Hibernate。)

SpringBoot(新项目大部分使用的都是boot了。所以在项目中遇到还在使用SSM的一般都是遗留项目。)

当你走到这里之后,基本上你可以出山了。(去找工作,8K的薪资应该问题不大,但前提是你学的好。学习的深度够了,广度够了。)

第七:最好能有一个大型项目是使用框架来完成的。

SpringBoot做一个项目。

Spring SpringMVC MyBatis做一个项目。

这个项目最好是找几个人搭伙做一下。体验一下团队协作。(尤其是使用一些协作的工具。怎么沟通,怎么写日报,怎么开会,怎么使用Git,等等….)

第八:如果你的薪资想达到15K的话,你可能需要还要学习一些分布式相关的一些技术。

能够应付高并发的一些技术,例如:分布式框架Dubbo、SpringCloud、MQ、Nginx、Redis…..

java的知识体系构架

....祝 工作顺心 哈哈