阿里面試題BIO和NIO數量問題附答案和代碼

時間 2019-11-09

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1、問題

BIO 和 NIO 做爲 Server 端，當創建了 10 個鏈接時，分別產生多少個線程？html

答案： 由於傳統的 IO 也就是 BIO 是同步線程堵塞的，因此每一個鏈接都要分配一個專用線程來處理請求，這樣 10 個鏈接就會建立 10 個線程去處理。而 NIO 是一種同步非阻塞的 I/O 模型，它的核心技術是多路複用，可使用一個連接上的不一樣通道來處理不一樣的請求，因此即便有 10 個鏈接，對於 NIO 來講，開啓 1 個線程就夠了。java

2、BIO 代碼實現

public class DemoServer extends Thread {
    private ServerSocket serverSocket;
    public int getPort() {
        return  serverSocket.getLocalPort();
    }
    public void run() {
        try {
            serverSocket = new ServerSocket(0);
            while (true) {
                Socket socket = serverSocket.accept();
                RequestHandler requestHandler = new RequestHandler(socket);
                requestHandler.start();
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            if (serverSocket != null) {
                try {
                    serverSocket.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }
    }
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        DemoServer server = new DemoServer();
        server.start();
        try (Socket client = new Socket(InetAddress.getLocalHost(), server.getPort())) {
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new                   InputStreamReader(client.getInputStream()));
            bufferedReader.lines().forEach(s -> System.out.println(s));
        }
    }
 }
// 簡化實現，不作讀取，直接發送字符串
class RequestHandler extends Thread {
    private Socket socket;
    RequestHandler(Socket socket) {
        this.socket = socket;
    }
    @Override
    public void run() {
        try (PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());) {
            out.println("Hello world!");
            out.flush();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
 }
複製代碼

服務器端啓動 ServerSocket，端口 0 表示自動綁定一個空閒端口。
調用 accept 方法，阻塞等待客戶端鏈接。
利用 Socket 模擬了一個簡單的客戶端，只進行鏈接、讀取、打印。
當鏈接創建後，啓動一個單獨線程負責回覆客戶端請求。

這樣，一個簡單的 Socket 服務器就被實現出來了。面試

(圖片來源於楊曉峯)服務器

3、NIO 代碼實現

public class NIOServer extends Thread {
    public void run() {
        try (Selector selector = Selector.open();
             ServerSocketChannel serverSocket = ServerSocketChannel.open();) {// 建立 Selector 和 Channel
            serverSocket.bind(new InetSocketAddress(InetAddress.getLocalHost(), 8888));
            serverSocket.configureBlocking(false);
            // 註冊到 Selector，並說明關注點
            serverSocket.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
            while (true) {
                selector.select();// 阻塞等待就緒的 Channel，這是關鍵點之一
                Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
                Iterator<SelectionKey> iter = selectedKeys.iterator();
                while (iter.hasNext()) {
                    SelectionKey key = iter.next();
                   // 生產系統中通常會額外進行就緒狀態檢查
                    sayHelloWorld((ServerSocketChannel) key.channel());
                    iter.remove();
                }
            }
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
    private void sayHelloWorld(ServerSocketChannel server) throws IOException {
        try (SocketChannel client = server.accept();) {          client.write(Charset.defaultCharset().encode("Hello world!"));
        }
    }
   // 省略了與前面相似的 main
}

複製代碼

首先，經過 Selector.open() 建立一個 Selector，做爲相似調度員的角色。
而後，建立一個 ServerSocketChannel，而且向 Selector 註冊，經過指定 SelectionKey.OP_ACCEPT，告訴調度員，它關注的是新的鏈接請求。注意：爲何咱們要明確配置非阻塞模式呢？這是由於阻塞模式下，註冊操做是不容許的，會拋出 IllegalBlockingModeException 異常。
Selector 阻塞在 select 操做，當有 Channel 發生接入請求，就會被喚醒。
在 sayHelloWorld 方法中，經過 SocketChannel 和 Buffer 進行數據操做，在本例中是發送了一段字符串。

能夠看到，在前面兩個樣例中，IO 都是同步阻塞模式，因此須要多線程以實現多任務處理。而 NIO 則是利用了單線程輪詢事件的機制，經過高效地定位就緒的 Channel，來決定作什麼，僅僅 select 階段是阻塞的，能夠有效避免大量客戶端鏈接時，頻繁線程切換帶來的問題，應用的擴展能力有了很是大的提升。下面這張圖對這種實現思路進行了形象地說明。多線程