Java的NIO以及線程并發(fā)
一、NIO的出現(xiàn)
NIO是JDK1.4里面才出現(xiàn)的東東，他給大家?guī)?lái)的***好處是異步socket。其它file,pipe暫時(shí)就不多談了。
在JDK1.4出現(xiàn)之前，如果你需要編寫一個(gè)Java服務(wù)器，為了實(shí)現(xiàn)異步操作，你必須為每個(gè)連接請(qǐng)求生成一個(gè)Java線程，當(dāng)連接請(qǐng)求很多時(shí)，線程的調(diào)度，上下文切換，所付出的代價(jià)是非常昂貴，而且由于Java是跨平臺(tái)的，各個(gè)平臺(tái)對(duì)線程的支持并不相同，性能也不相同，因此傳統(tǒng)的Java服務(wù)器編程架構(gòu)是低效的且代價(jià)貴，dl大俠寫了個(gè)util.concurrent包后，總算是減輕了線程調(diào)度給java程序員帶來(lái)的痛苦，但是相比之與C、C＋＋寫出來(lái)的服務(wù)器，java服務(wù)器在性能要求很高的情況下，基本上沒有什么競(jìng)爭(zhēng)力，甚至是入圍的權(quán)利的都沒有。
二、異步socket的實(shí)現(xiàn)
NIO出現(xiàn)后，好像讓java的程序員有了楊眉吐氣的機(jī)會(huì)，怎么個(gè)吐氣法，當(dāng)時(shí)大家是個(gè)什么感受，俺是不知道，因?yàn)楫?dāng)時(shí)俺不搞java，對(duì)java的認(rèn)識(shí)有限。
NIO是一個(gè)基于事件的IO架構(gòu)，最基本的思想就是：有事件我通知你，你再去做你的事情，沒事件時(shí)你大可以節(jié)約大把時(shí)間去做其它任何事情。而且NIO的主線程only one，不像傳統(tǒng)的模型，需要N個(gè)線程去，也減輕了JVM的工作量，使得JVM處理任務(wù)時(shí)顯得更加高效。
剛開始接觸NIO時(shí)，被N層的Channel架構(gòu)、網(wǎng)上鋪天蓋地的好評(píng)給鎮(zhèn)住了，想想也應(yīng)當(dāng)是個(gè)很成熟的產(chǎn)品了，網(wǎng)上資料這么多，抄一抄Jetty、Tomcat以及其它一些牛B的源代碼，基本上就能搞定了，此時(shí)沒有想到大家受同步的影響這么深，也沒有想到連最基本的異步概念都沒有搞清楚就去寫代碼，搞出一堆的問題來(lái)（這是后話，后面再說）。
現(xiàn)在研究了NIO以后，發(fā)現(xiàn)NIO實(shí)際上在Java中做的工作是很簡(jiǎn)單，就是將事件進(jìn)行收集和分發(fā)，我們結(jié)合一個(gè)經(jīng)典的調(diào)用例子來(lái)說明這個(gè)問題，我就不從NIO的基本使用說起了，大家可以查其它的資料，網(wǎng)上一大把。
當(dāng)Channel注冊(cè)至Selector以后，我們的最經(jīng)典的調(diào)用方法，是這樣子的。
- while(somecondition)
- {
- int n = selector.select(TIMEOUT);
- if(n == 0) continue;
- for (Iterator iter = selector.selectedKeys().iterator(); iter.hasNext();)
- {
- if (key.isAcceptable())
- doAcceptable(key);
- if (key.isConnectable())
- doConnectable(key);
- if (key.isValid() && key.isReadable())
- doReadable(key);
- if (key.isValid() && key.isWritable())
- doWritable(key);
- iter.remove();
- }
- }
這只是個(gè)小例子啊，什么異常我就懶得抓了。
nio中取得事件通知，就是在selector的select事件中完成的，在selector事件時(shí)有一個(gè)線程，這個(gè)線程具體的處理簡(jiǎn)單點(diǎn)說就是：向操作系統(tǒng)詢問，selector中注冊(cè)的Channel&&SelectionKey的偶對(duì)各種事件是否有發(fā)生，如果有則添加到selector的selectedKeys屬性Set中去，并返回本次有多少個(gè)感興趣的事情發(fā)生。程序員發(fā)現(xiàn)這個(gè)值>0，表示有事件發(fā)生，馬上迭代selectedKeys中的SelectionKey，根據(jù)Key中的表示的事件，來(lái)做相應(yīng)的處理。
實(shí)際上，這段說明表明了異步socket的核心，即異步socket不過是將多個(gè)socket的調(diào)度（或者還有他們的線程調(diào)度）全部交給操作系統(tǒng)自己去完成，異步的核心Selector，不過是將這些調(diào)度收集、分發(fā)而已。因?yàn)椴僮飨到y(tǒng)的socket、線程調(diào)度再咋D也比你JVM中要強(qiáng)，效率也高。
而且就算jvm做的和操作系統(tǒng)一樣好，性能一樣高（當(dāng)然這是不現(xiàn)實(shí)的），使用異步socket你至少也節(jié)約了一半的系統(tǒng)消耗，想想假定操作系統(tǒng)本身也是使用線程來(lái)維護(hù)N個(gè)socket連接，在傳統(tǒng)的java編程中，你還必須為這些socket還多起一個(gè)java線程，那至少是2N個(gè)線程，現(xiàn)在只需要N+1。在高并發(fā)的情況下，你自己去想吧。
懂了這個(gè)道理，異步socket也就好寫了，也不會(huì)搞得思路混亂了。
三、 異步Socket中應(yīng)當(dāng)注意的事情
1. 讀
異步socket最基本的理念就是事件通知，前面也說了，有事件通知你了，你才該做你應(yīng)當(dāng)做的事情。在異步socket中當(dāng)注冊(cè)了一個(gè)OP_READ事件后，你就等著Selector通知你吧，如果沒有通知你，你在家睡大覺都行。
在這里，我們有人出現(xiàn)的錯(cuò)誤就是受同步的影響，自己去主動(dòng)讀，而且還搞出了多線程，如果仔細(xì)考慮一下，就不會(huì)出現(xiàn)這個(gè)問題了。同步socket中，調(diào)用read方法讀取IO中的數(shù)據(jù)時(shí)，通常情況下如果沒有數(shù)據(jù)read方法會(huì)阻塞，且是同步的，所以當(dāng)多個(gè)線程同時(shí)訪問時(shí)，read方法是線程安全的。
而在異步下就不同，異步是不會(huì)阻塞的，有什么就返回什么，你主動(dòng)去讀，只要有數(shù)據(jù)，你就可以拿走，在多線程的情況下，也許你是想讓***個(gè)線程讀取，but此時(shí)來(lái)數(shù)據(jù)時(shí)正好是線程2讀到了，那線程2就高高興興的拿去，而線程1還在苦苦等待，這樣導(dǎo)致數(shù)據(jù)混亂不說，如果后面再也不來(lái)數(shù)據(jù)了，線程1就是死循環(huán)啦。
2. 寫
在異步socket中，寫是唯一一個(gè)主動(dòng)點(diǎn)的操作，但是也不能直接去寫Channel，而是應(yīng)當(dāng)先把自身注冊(cè)為OP_WRITABLE，這時(shí)Selector就會(huì)發(fā)現(xiàn)你的存在，并把給發(fā)一個(gè)write事件，你這時(shí)后就可以寫了，不過這時(shí)候有個(gè)小小的技巧，就是你執(zhí)行寫操作之前，請(qǐng)取消掉你的寫注冊(cè)，否則你的cpu肯定是100%。
3. 等待
在傳統(tǒng)的服務(wù)器編程中，由于對(duì)于每個(gè)請(qǐng)求都是產(chǎn)生的一個(gè)線程，因此你在你每個(gè)請(qǐng)求線程中wait也好,sleep也好，不會(huì)影響別人。但是異步不同，他的主線程只有一個(gè)，基本上每個(gè)處理都是線性的，也就是說處理完***個(gè)，然后才能處理第二個(gè)，因此nio是一個(gè)極好的處理短連接的架構(gòu)。
我們現(xiàn)在出現(xiàn)的問題是，有人受同步的影響，沒有搞清異步是如何處理，竟然在方法處理中用上sleep，而且一等還是3秒，這意味著什么，3秒才能處理一個(gè)請(qǐng)求，My god，我要一個(gè)3秒才能處理一個(gè)請(qǐng)求的服務(wù)器干嘛啊，還是60年代?。海?/p>
如果出現(xiàn)這樣的需要等待的情況，應(yīng)當(dāng)另起一個(gè)線程（推薦使用線程池）去完成這個(gè)“長(zhǎng)”時(shí)間的任務(wù)，或者將其它交給一個(gè)消息隊(duì)列，通過發(fā)消息的方式將給別人去完成也行，客戶端能等，你服務(wù)器怎么也能等呢？寫出這樣的代碼，基本上一個(gè)服務(wù)器也就廢了。
原文鏈接：http://www.cnblogs.com/sunwei2012/archive/2010/02/11/1667501.html
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