牛逼！一个故事讲清楚 NIO 了

- 日理万妓 2021-09-02 09:52 348阅读 0赞

点击上方 [Java后端][Java]，选择 设为星标

优质文章，及时送达

--------------------

作者：zhanlijun

原文链接：http://www.cnblogs.com/LBSer

### 前言    ###

假设某银行只有10个职员。该银行的业务流程分为以下4个步骤：

1） 顾客填申请表（5分钟）；

2） 职员审核（1分钟）；

3） 职员叫保安去金库取钱（3分钟）；

4） 职员打印票据，并将钱和票据返回给顾客（1分钟）。

我们看看银行不同的工作方式对其工作效率到底有何影响。

# 1 BIO方式 #

每来一个顾客，马上由一位职员来接待处理，并且这个职员需要负责以上4个完整流程。当超过10个顾客时，剩余的顾客需要排队等候。

我们算算这个银行一个小时到底能处理多少顾客？一个职员处理一个顾客需要10分钟（5+1+3+1）时间，一个小时（60分钟）能处理6个顾客，一共10个职员，那就是只能处理60个顾客。

可以看到银行职员的工作状态并不饱和，比如在第1步，其实是处于等待中。

这种工作其实就是BIO，每次来一个请求（顾客），就分配到线程池中由一个线程（职员）处理，如果超出了线程池的最大上限（10个），就扔到队列等待 。

### 2 NIO方式 ###

如何提高银行的吞吐量呢？

思路：分而治之，将任务拆分开来，由专门的人负责专门的任务。

具体来讲，银行专门指派一名职员A，A的工作就是每当有顾客到银行，他就递上表格让顾客填写，每当有顾客填好表后，A就将其随机指派给剩余的9名职员完成后续步骤。

我们计算下这种工作方式下银行一个小时到底能处理多少顾客？

假设顾客非常多，职员A的工作处于饱和中，他不断的将填好表的顾客带到柜台处理，柜台一个职员5分钟能处理完一个顾客，一个小时9名职员能处理：9\*（60/5）=108。

可见工作方式的转变能带来效率的极大提升。

这种工作方式其实就NIO的思路。下图是非常经典的NIO说明图，mainReactor线程负责监听server socket，accept新连接，并将建立的socket分派给subReactor；subReactor可以是一个线程，也可以是线程池（一般可以设置为CPU核数），负责多路分离已连接的socket，读写网络数据，这里的读写网络数据可类比顾客填表这一耗时动作，对具体的业务处理功能，其扔给worker线程池完成。

可以看到典型NIO有三类线程，分别是mainReactor线程、subReactor线程、work线程。不同的线程干专业的事情，最终每个线程都没空着，系统的吞吐量自然就上去了。

![format_png][]

### 3 异步方式 ###

第二种工作方式有没有什么可以提高的地方呢？

仔细查看可发现第3步骤这3分钟柜台职员是在等待中度过的，那怎么能让柜台职员保持满负荷呢？

还是分而治之的思路，指派1个职员B来专门负责第3步骤。每当柜台员工完成第2步时，就通知职员B来负责与保安沟通取钱。这时候柜台员工可以继续处理下一个顾客。当职员B拿到钱之后，他会怎么办呢？他会通知顾客钱已经到柜台了，让顾客重新排队处理，当柜台职员再次服务该顾客时，发现该顾客前3步已经完成，直接执行第4步即可。

我们可以算算通过这种方法，银行的吞吐量能提高到多少。

假设职员B的工作非常饱和，柜台一个职员现在2分钟能处理完一个顾客，一个小时8名职员能处理：8\*（60/2）=240。

在当今web服务中，经常需要通过RPC或者Http等方式调用第三方服务，这里对应的就是第3步，如果这步耗时较长，通过异步方式将能极大降低资源使用率。

jetty Continuations 就实现了上述异步方式，有兴趣的同学可以去尝试下（http://wiki.eclipse.org/Jetty/Feature/Continuations）。

NIO+异步的方式能让少量的线程（资源）做大量的事情，这适用于很多应用场景，比如代理服务、api服务、长连接服务等等，这些应用如果用同步方式将耗费大量机器资源。尽管NIO+异步能提高系统吞吐量，但其并不能让一个请求的等待时间下降，相反可能会增加等待时间。

### 4 小结 ###

总结就一句：“分而治之，将任务拆分开来，由专门的人负责专门的任务”，这不仅在计算机领域生效，在整个社会领域都生效。

**- END -**

最近整理一份面试资料《Java技术栈学习手册》，覆盖了Java技术、面试题精选、Spring全家桶、Nginx、SSM、微服务、数据库、数据结构、架构等等。
    获取方式：点“ 在看，关注公众号 Java后端 并回复 777 领取，更多内容陆续奉上。
    推荐阅读 
    1. 13000 字的 Spring MVC 总结
    2. 推荐个 Java 开源商城项目
    3. 文件系统：隐匿在 Linux 背后的机制
    4. 牛逼！这篇文章让我重新认识了并发编程
    5. 955 不加班公司名单：955.WLB
    
    喜欢文章，点个在看

[Java]: http://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2MjEwMjI1Mg%3D%3D&chksm=ce0da17bf97a286df119047a25b7de51621fe542816673bb4aa3ebd8ab97b09a86ed7db2e2ee&idx=3&mid=2247489272&scene=21&sn=ce74938072fc73a808d83ccb474db46d#wechat_redirect
[format_png]: /images/20210730/776f61723677429cb0dd827524e135db.png