关于java:通俗易懂大白话Java-NIO-宏观把握1之大白话讲述Linux下的BIONIOselectepoll

先宏观把握，再宏观把握！

所谓 BIO 就是阻塞 IO，NIO 就是非阻塞 IO，什么意思呢？上面宏观上了解一下！

首先要晓得，Linux 下的 Java，是基于 Linux 零碎调用实现的，所以咱们先来理解下 Linux 的 NIO 是咋实现的，Java 的 NIO 就是包装了下 Linux 的 NIO 接口而已。

刚开始学网络编程时，咱们个别会先接触相似上面的服务器代码：

C 语言伪代码：

    int serverSock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, 0);
    bind(serverSock, ...);    
    listen(serverSock, ...);

    int client_socket_fd = accept(serverSock, ...);    // 阻塞期待客户端来连贯，如果有连贯，返回值为客户端的 socket 的 fd

    read(clientSock, ...);
    ...
  }

下面是最一般的 linux 服务器下 c 语言网络编程代码，bind()、listen() 是惯例操作，不再解释，次要看 accept()、read()。

服务器代码执行到 accept() 这里时，卡在了这里，期待客户端连贯，当有个客户端连到服务器后，服务器代码收到来连贯的申请，就执行完 accept() 这个零碎调用，并返回此客户端的 socket 文件的文件句柄 socket_fd，而后服务器代码执行到 read() 这里。

咱们都晓得，所谓 socket，就是一种非凡的 IO 文件，读写 socket 文件和读写咱们磁盘里的 txt 格式文件，其实是一个意思，只不过 socket 文件不是存在磁盘上的文件，但 linux 把 socket 也当成文件来对待，因而咱们也能够给 read() 零碎调用函数传入 socket 文件的文件句柄号来读取 socket 文件里的内容，只不过 socket 文件与 txt 磁盘文件外部具体读写代码实现不同而已，在这里，客户端的 socket 文件的文件句柄就是 clientSocket。

在这里，read() 函数次要作用是读出 socket 文件里的数据，有数据就返回数据，没数据就阻塞。当服务器程序执行到 read(clientSock, …) 时，会尝试读取客户端 socket 文件里的内容，后果该非凡文件里发现外面没数据，代码就卡【阻塞】在这里期待 socket 文件里呈现数据，有数据了就返回。

下面的程序很简略，但有个问题，一次只能连贯一个客户端！再来几个客户端，该服务器程序正阻塞在 read() 函数这里，基本收不到，怎么办？

为了能拿到多个客户端发来的连贯和数据，咱们次要要做 2 件事：

1. 及时执行 accept()，及时地发现有新的客户端发来连贯；2. 对每个已连贯的客户端循环执行 read()，及时地把每个客户端 socket 文件的新数据读出来。

多开几个线程。

用一个独自的线程专门循环运行 accept() 这个函数, 来一个新的客户端连贯，就创立一个新线程去循环调用 read()，读取新客户端的 socket 文件数据。

这是个方法，然而如果来了 10 万个客户端连贯，那就要创立 10 万个新线程，极大的节约了资源，而且创立线程这个动作自身就耗时间，且这 10 万个客户端连贯，并不是每一个都很沉闷，该办法高并发下并不可取！

多线程 + select 零碎函数

即，不再间接用 read() 这个函数来获取客户端 socket 文件是否有新数据呈现，而是用别的 linux 零碎调用【select】来获取客户端 socket 文件里有没有新数据，它和 read() 有啥区别呢？

最大的区别就是，read() 一次只能监控一个 socket 文件是否有新数据，select 一次性却能够监控多个客户端 socket 文件是否有数据可读！

fd_set read_fds; // socket 文件句柄汇合【用于寄存多个想要监控的 fd】FD_SET(socket_fd, &read_fds); // 将想要监控的 socket 文件的句柄放到汇合 read_fds 里

int nums = select(... &read_fds, ...); // 一次性监控多个 socket 文件是否可读，有可读文件，返回可读文件的数量

FD_ISSET(scoket_fd, read_fds); // 判断该 fd 所指的文件是否可读

利用下面几个 linux 提供的零碎函数，咱们能够很不便的一次性监控多个 socket 文件是否可读，就不须要再开启那么多线程，一个一个查看了，而是只开一个线程，循环调用 select()，达到了用一个线程监控多个 socket 文件是否可读的目标，十分的高效、节俭系统资源！

select() 函数工作原理是这样：调用它时，把想要监控的 socket 文件句柄放到 read_fds 汇合中，而后传给 select()，当汇合中的某些 socket 文件可读时，select() 就返回以后可读文件的数量，这时再调用 FD_ISSET() 来循环查看是哪些文件可读，执行相应的数据处理逻辑。

int nums = select(... &read_fds, ...);

while(...){if (FD_ISSET(client_socket_fd_1, read_fds)){ // 若客户端 1 的 socket 文件可读
        read(cilent_socket_fd_1, &data1); // 把新数据读到 data1 里，进行解决...
    }
    else if (FD_ISSET(client_socket_fd_2, read_fds)) { 客户端 2 的 socket 文件可读
        read(cilent_socket_fd_2, &data2);
    }
    ... // 判断其它 scoket 文件是否可读
}

留神：select 只返回可读客户端 scoket 文件的数量，并不会间接返回具体新数据，具体哪个 socket 文件可读，须要本人调用 FD_ISSET() 去查看，并且新数据须要你本人调用 read() 函数拿进去，但此时调用 read() 就省时很多了，因为此时你去读的 socket 文件都是有数据的，所以调用 read() 读取文件并不需要阻塞，间接就能把新数据读出来。

能够看到，咱们用 1 个线程调用 select，就监控了多个客户端 socket 文件，这就是所谓的 IO 多路复用 。多路指的就是多个客户端 scoket 文件；复用，指的就是多个 socket 文件复用同一个线程。多路复用与办法 1 相比资源耗费低了很多，办法 1 中是每个线程调用 read()，去监控 1 个 socket 文件，开了太多的线程。

这样，咱们专门开一个线程执行 accept()，再专门开一个线程执行 select()，拿到可读 socket 文件的 fd 后，再用线程池去可读 socket 文件里拿进去新数据，响应及时了，系统资源也不会有限减少，省时省力省资源！

多线程 + epoll

epoll() 和 select() 函数是截然不同的性能，应用办法也大同小异，都是一次性监控多个 socket 文件是否可读，区别是，epoll 能够更快的获知汇合中哪些 socket 文件可读，select() 速度要慢一些，如果并发量更高的服务器，往往采样 epoll。

netty、tomcat 等很多都应用了 epoll 这个函数来实现高效的网络数据收发性能，到目前为止，想要在 linux 零碎获知到底哪些已连贯的客户端 socket 文件是否有新数据，是否可读，用 epoll 是最高效的函数，将来还会呈现更高效的，即异步 IO，这是当前的话题了，宏观把握章节临时不再形容了。

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BIO 简介

办法 1：

办法 2：

办法 3：