NIO是干什么的？保证你懂！

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为什么使用NIO？

 概括

 那么NIO为什么可以不使用多线程呢？

继续优化

最后总结

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为什么使用NIO？

首先，NIO指的是非阻塞的IO方式，或者new IO，为什么要使用这种方式?

因为在NIO出现之前，java使用socket来实现网络通信功能，socket的大概流程是：

服务端创建一个ServerSocket， 然后就是客户端用一个Socket去连接服务端的那个ServerSocket， ServerSocket接收到了一个的连接请求就创建一个Socket和一个线程去跟那个Socket进行通讯。

差不多像下面这样：

{ ExecutorService executor = Excutors.newFixedThreadPollExecutor(100);//线程池 ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(); serverSocket.bind(8088); while(!Thread.currentThread.isInturrupted()) {//主线程死循环等待新连接到来 Socket socket = serverSocket.accept(); executor.submit(new ConnectIOnHandler(socket));//为新的连接创建新的线程 } }

这种方式我们叫做BIO，即阻塞IO，也就是比如客户端发送一个请求之后，在服务端响应之前，客户端都会一直阻塞着，因此每一个客户端接入，都需要在服务端创建一个线程来服务这个客户端。因此最可能会导致创建了大量的线程，并且很多线程都是阻塞着的，效率比较低。

尽管也可以使用线程池来管理线程起到一定的缓冲作用，但是当处理百万级的连接时，使用这种模型肯定是不实际的，让cpu去创建这么多的线程是不可能的，因为线程本身是一种非常珍贵的资源，而且这么多线程会占用大量的JVM内存（一个占用1M左右），并且线程上下文切换成本也很高，可能执行线程切换的时间甚至会大于线程执行的时间。因此，BIO模型最本质的问题在于，严重依赖于线程。

那么我们的NIO的作用自然是为了解决BIO的缺点，所以提前给出结论：“NIO可以有效的减少线程数，同时还能实现海量的连接”，一听是不是就很吊。

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首先给出一个概念：

系统的IO都可以分为两个阶段：等待就绪阶段和真正的读写IO操作阶段。

需要说明的是等待就绪的阻塞是不使用CPU的，就在那里干等，只有后面的真正的读写IO才是使用cpu的。

 NIO和BIO的不同在于：以读read()为例，在BIO的read读里面，它是全程阻塞的（包括等待就绪阶段和真正的读写IO阶段），也就是说只要没有接收到数据，那么会一直阻塞在那里，前面一个等待就绪阶段就是“干等”，连CPU都不需要；后一个IO阶段，是阻塞的，需要使用CPU，但是处理过程很快。也就是说大部分的宝贵时间都浪费在了“干等”上面，甚至连CPU都懒得用！！

而NIO的read在等待就绪阶段都是非阻塞的，也就是说如果没有收到数据，直接返回0 ，执行别的操作，只有真正的读写IO阶段是阻塞的。

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 概括

因此BIO严重依赖线程的本质是因为进行I/O操作的时候，没法知道当前到底能不能读，能不能写（不像NIO可以利用事件），就算知道了当前不能读写，他也没办法从read和write函数里面返回，因为这两个函数没有办法进行有效中断，所以他们只能从头等到尾，这也就导致一旦请求比较多，BIO只能使用多线程的。

 那么NIO为什么可以不使用多线程呢？

因为NIO的读写函数可以立即返回，这就给了一个不开多线程实现相同效果的机会：这样，如果一个连接（channel）不能读写，那么可以立即切换到别的连接（channel）上进行读写。因此，NIO可以利用“事件模型”来单线程实现处理所有I/O请求，而不必像BIO那样创建很多线程。这里实际上使用的是reactor设计模式：在selector上注册所有感兴趣的事件处理器（handler），单线程轮询选择就绪事件，执行对应的事件处理器（handler）。

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继续优化

因此，NIO可以实现单线程的海量连接，因为节约了线程，连接数大的时候因为线程切换带来的问题也随之解决，并且单线程处理I/O的效率确实非常高，只需要拼命的读、写、选择事件。

但是对于这种“单线程的NIO”用的较少，因为一旦某个hanlder阻塞，会导致整个程序都不能处理新的请求，而且也不能有效利用服务器的多核心资源，因此利用多线程来继续优化这个模型。

那么思考一下至少需要哪些线程？

1、 事件分发器selector（就是一个reactor），单线程轮询选择就绪的事件。

2、具体的I/O操作（hanlder），包括connect、read、write等，这种纯CPU操作，一般开启CPU核心个线程就可以。可以开一个线程池，然后每来一个就往线程池里面提交。

3、具体的业务逻辑，在进行IO之后（也就是读写之后）还要进行进一步的处理，比如对数据库的一些操作。

4、连接的处理和读写的处理通常可以选择分开，这样对于海量连接的注册和读写就可以分发。

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最后总结

因此，NIO对于服务器端的作用就是可以解放线程，处理海量连接。尽管也会使用到多线程，但是相比BIO的多线程，那么线程数少了不知道多少了。

这都是本人对于NIO的作用的理解，具体的使用暂时没说，以后找找机会把。

参考：

https://tech.meituan.com/2016/11/04/nio.html