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NIO與傳統IO的區別

傳統的socket IO中,需要為每個連線建立一個執行緒,當併發的連線數量非常巨大時,執行緒所佔用的棧記憶體和CPU執行緒切換的開銷將非常巨大。使用NIO,不再需要為每個執行緒建立單獨的執行緒,可以用一個含有限數量執行緒的執行緒池,甚至一個執行緒來為任意數量的連線服務。由於執行緒數量小於連線數量,所以每個執行緒進行IO操作時就不能阻塞,如果阻塞的話,有些連線就得不到處理,NIO提供了這種非阻塞的能力。

小量的執行緒如何同時為大量連線服務呢,答案就是就緒選擇。這就好比到餐廳吃飯,每來一桌客人,都有一個服務員專門為你服務,從你到餐廳到結帳走人,這樣方式的好處是服務質量好,一對一的服務,VIP啊,可是缺點也很明顯,成本高,如果餐廳生意好,同時來100桌客人,就需要100個服務員,那老闆發工資的時候得心痛死了,這就是傳統的一個連線一個執行緒的方式。

老闆是什麼人啊,精著呢。這老闆就得捉摸怎麼能用10個服務員同時為100桌客人服務呢,老闆就發現,服務員在為客人服務的過程中並不是一直都忙著,客人點完菜,上完菜,吃著的這段時間,服務員就閒下來了,可是這個服務員還是被這桌客人佔用著,不能為別的客人服務,用華為領導的話說,就是工作不飽滿。那怎麼把這段閒著的時間利用起來呢。這餐廳老闆就想了一個辦法,讓一個服務員(前臺)專門負責收集客人的需求,登記下來,比如有客人進來了、客人點菜了,客人要結帳了,都先記錄下來按順序排好。每個服務員到這裡領一個需求,比如點菜,就拿著選單幫客人點菜去了。點好菜以後,服務員馬上回來,領取下一個需求,繼續為別人客人服務去了。這種方式服務質量就不如一對一的服務了,當客人資料很多的時候可能需要等待。但好處也很明顯,由於在客人正吃飯著的時候服務員不用閒著了,服務員這個時間內可以為其他客人服務了,原來10個服務員最多同時為10桌客人服務,現在可能為50桌,60客人服務了。

這種服務方式跟傳統的區別有兩個:
1、增加了一個角色,要有一個專門負責收集客人需求的人。NIO裡對應的就是Selector。
2、由阻塞服務方式改為非阻塞服務了,客人吃著的時候服務員不用一直侯在客人旁邊了。傳統的IO操作,比如read(),當沒有資料可讀的時候,執行緒一直阻塞被佔用,直到資料到來。NIO中沒有資料可讀時,read()會立即返回0,執行緒不會阻塞。

NIO中,客戶端建立一個連線後,先要將連線註冊到Selector,相當於客人進入餐廳後,告訴前臺你要用餐,前臺會告訴你你的桌號是幾號,然後你就可能到那張桌子坐下了,SelectionKey就是桌號。當某一桌需要服務時,前臺就記錄哪一桌需要什麼服務,比如1號桌要點菜,2號桌要結帳,服務員從前臺取一條記錄,根據記錄提供服務,完了再來取下一條。這樣服務的時間就被最有效的利用起來了。