面试题：Java BIO与NIO结合优化高并发连接的策略

设计方案

数据交互流程

BIO作为接收入口：使用BIO的ServerSocket监听端口，当有新连接到来时，BIO的accept方法阻塞等待连接。一旦有连接到达，将该连接包装成NIO的SocketChannel。例如：

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
Socket socket = serverSocket.accept();
SocketChannel socketChannel = socket.getChannel();
socketChannel.configureBlocking(false);

NIO进行数据读写：将SocketChannel注册到Selector上，通过Selector监听通道上的读/写事件。当读事件发生时，从通道读取数据；写事件发生时，向通道写入数据。例如：

Selector selector = Selector.open();
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
while (selector.select() > 0) {
    Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isReadable()) {
            SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            channel.read(buffer);
            buffer.flip();
            // 处理数据
        } else if (key.isWritable()) {
            // 写数据逻辑
        }
        keyIterator.remove();
    }
}

线程管理

BIO线程：启动一个或少量BIO线程用于监听新连接，这些线程专门负责accept操作，避免主线程被阻塞。
NIO线程：启动一个NIO线程池来处理NIO通道上的读写事件。可以使用Java的线程池，如ThreadPoolExecutor。例如：

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
executorService.submit(() -> {
    try {
        Selector selector = Selector.open();
        // 注册通道等逻辑
        while (true) {
            if (selector.select() > 0) {
                // 处理事件
            }
        }
    } catch (IOException e) {
        e.printStackTrace();
    }
});

资源分配

内存资源：合理分配ByteBuffer的大小，避免内存浪费或不足。可以根据实际业务数据量大小动态调整ByteBuffer的容量。
连接资源：对连接进行有效的管理，设置合理的连接超时时间，及时关闭闲置连接，释放系统资源。

可能带来的问题及解决方案

问题

线程切换开销：BIO线程和NIO线程之间的数据传递可能导致线程切换开销，影响性能。
资源竞争：多个NIO线程同时访问共享资源（如缓冲区）可能导致资源竞争问题。
编程复杂度增加：结合BIO和NIO增加了代码的复杂性，调试和维护难度加大。

解决方案

减少线程切换：尽量减少BIO线程和NIO线程之间的数据传递次数，例如在BIO线程中只进行连接的初步处理，然后将连接直接交给NIO线程管理。
同步机制：使用锁机制（如synchronized关键字、ReentrantLock等）来解决资源竞争问题。或者采用无锁数据结构（如ConcurrentHashMap）来避免锁竞争。
代码模块化：将BIO和NIO相关的代码进行模块化设计，提高代码的可读性和可维护性。编写详细的注释和文档，方便后续的调试和扩展。

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面试题：Java BIO与NIO结合优化高并发连接的策略

知识考点

面试题答案

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数据交互流程

线程管理

资源分配

可能带来的问题及解决方案

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