18｜高并发探讨：如何支持 NIO？

郭屹

你好，我是郭屹。今天我们继续手写 MiniTomcat。
上节课，我们已经构造出了 MiniTomcat + MiniSpring 的核心环境。但是我们知道，到目前为止，我们的 MiniTomcat 只实现了 BIO 模式，因此在高并发的情况下它的性能是不高的。我们能想到的一个解决办法就是把网络 BIO 换成 NIO，作为 MiniTomcat 的扩展部分，同时我们也会探讨一下怎么用 NIO 实现网络接口。
Java 中的 BIO 与 NIOJava 网络访问的传统模式是 BIO（即在 java.io 包下的类），也就是线程要访问网络的时候，是等着网络 I/O 完成后，才接着运行线程后面的任务，你可以想象成几个任务串行的样子。从线程本身来看，就是在网络 I/O 这里阻塞住了，这也是 BIO 这个词的字面含义。因为线程阻塞住了，意味着一个线程只能响应一个网络请求，如果有多个网络请求就要开多个线程来处理。你可以看一下示意图。
在 BIO 模型下，accept 和 read 都是阻塞的。没有网络连接请求的时候，accept 方法死等，没有数据的时候，read 方法死等。
从处理线程的角度来看，网络 I/O 很耗费时间，而线程还要无所事事地死等着，这是很浪费资源的。我们希望在等待网络 I/O 的过程中可以干点别的，然后回头看看网络 I/O 的结果。这个思路就像我们日常生活中在烧开水的时候，一般是去看看书、看看电视，等到某个时刻再回头看看水烧开了没有。

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总结

Java NIO是一种非阻塞的网络通信方式，相比传统的BIO模式，NIO能够提高并发度。本文详细介绍了NIO的数据读取流程和Tomcat中NIO的实现结构。在NIO中，数据读取通过Channel和Buffer进行，通过代码示例生动地解释了其工作原理。同时，文章还分析了Tomcat中NioEndPoint的组件结构，包括LimitLatch、Acceptor、Poller、SocketProcessor和Executor等部分。这些组件共同实现了NIO模式的网络连接和轮询。通过对NIO的概念和程序流程的介绍，读者能够快速了解NIO的特点和工作原理。文章还提出了一个思考题，让读者思考如果将MiniTomcat的网络连接改造成支持NIO模式，是否能成功调用到Servlet。整体而言，本文通过对NIO的机制和编程流程的详细解释，帮助读者快速了解了NIO的特点和应用。

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peter
请教老师几个问题： Q1：thread不属于服务器吗？本课第一张图，几个thread连接到server。“server”如果是服务器，那thread难道不是服务器端的吗？ Q2：selector.select(1000); 这行代码的行为是什么？该行代码阻塞，一秒后阻塞结束，继续运行，是这样吗？ Q3：BIO、NIO用户量的分界线是什么？文中谈到，BIO适合小用户量，NIO适合大用户量。那么，两者的分界线是什么？ Q4：《Tomcat 内核设计剖析》这本书怎么样？京东上简单看了一下，作者好像没有特殊的经历，不知道这本书怎么样。 Q5：socketChannel与serverSocketChannel有什么区别？搜“你可以看一个细化后的结构图”后找到的图中，有socketChannel和serverSocketChannel，两者有什么区别？（文中有多个图的时候，图有个编号还是比较好的） Q6：thread怎么从Multiplexer Selector读取数据？搜“图示如下”后找到的图中，thread从Multiplexer Selector读取数据，具体是怎么实现的？轮询一个队列吗？（哎呀，图最好有个编号啊）
作者回复: Peter啊，你应该先了解一下Java网络编程的基础，之后再看看这些问题你自己都能解决掉。小用户大用户没有什么绝对的分割线，我个人实际工作中，拍脑袋，普通项目，如果客户内部使用，<100人同时使用，我就认为是小用户。《Tomcat 内核设计剖析》这本书我觉得是不错的进阶读物，大家也都很认可。
2024-01-21归属地：北京

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