面试题：Java BIO服务器端如何优化连接处理以提升性能

多线程处理
- 原理：为每个客户端连接分配一个独立的线程进行处理，避免单个连接的I/O操作阻塞其他连接。这样可以充分利用多核CPU的优势，提高服务器整体的并发处理能力。
- 实现要点：
  - 创建线程池来管理线程，避免频繁创建和销毁线程带来的开销。例如使用ExecutorService，可以通过Executors.newFixedThreadPool(int nThreads)创建固定大小的线程池。
  - 在ServerSocket接收到新连接时，从线程池获取一个线程来处理该连接的I/O操作，如：

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(100);
while (true) {
    Socket clientSocket = serverSocket.accept();
    executorService.submit(new ClientHandler(clientSocket));
}

 - 其中`ClientHandler`是实现了`Runnable`接口的类，负责具体的客户端连接处理逻辑。

2. NIO（New I/O）多路复用

原理：NIO采用多路复用技术，通过一个线程可以管理多个客户端连接的I/O事件。它使用Selector来监听多个Channel上的事件（如连接建立、数据可读等），只有当有事件发生时才进行处理，减少了线程的数量和上下文切换开销。
实现要点：
- 使用ServerSocketChannel代替ServerSocket进行服务器端监听，设置为非阻塞模式：

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);

 - 创建`Selector`并将`ServerSocketChannel`注册到`Selector`上监听连接事件：

Selector selector = Selector.open();
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

 - 在循环中通过`selector.select()`获取有事件发生的`SelectionKey`，并进行相应处理：

while (selector.select() > 0) {
    Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
    Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();
    while (keyIterator.hasNext()) {
        SelectionKey key = keyIterator.next();
        if (key.isAcceptable()) {
            // 处理新连接
            ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
            SocketChannel clientChannel = server.accept();
            clientChannel.configureBlocking(false);
            clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        } else if (key.isReadable()) {
            // 处理读事件
            SocketChannel clientChannel = (SocketChannel) key.channel();
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
            int bytesRead = clientChannel.read(buffer);
            // 处理读取到的数据
        }
        keyIterator.remove();
    }
}

连接池技术
- 原理：预先创建一定数量的连接对象并放入连接池中，当有客户端连接请求时，直接从连接池中获取可用连接，而不是每次都创建新的连接。这样可以减少连接创建和销毁的开销，提高连接获取的效率。
- 实现要点：
  - 实现一个连接池类，例如ConnectionPool，用于管理连接的创建、获取和释放。
  - 使用ConcurrentLinkedQueue等线程安全的队列来存储连接对象：

import java.util.concurrent.ConcurrentLinkedQueue;

public class ConnectionPool {
    private final int poolSize;
    private final ConcurrentLinkedQueue<Socket> connectionQueue;

    public ConnectionPool(int poolSize) {
        this.poolSize = poolSize;
        this.connectionQueue = new ConcurrentLinkedQueue<>();
        for (int i = 0; i < poolSize; i++) {
            try {
                Socket socket = new Socket();
                // 初始化连接相关设置
                connectionQueue.add(socket);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public Socket getConnection() {
        return connectionQueue.poll();
    }

    public void returnConnection(Socket socket) {
        connectionQueue.add(socket);
    }
}

 - 在服务器端接收到客户端连接请求时，从连接池获取连接进行处理：

ConnectionPool connectionPool = new ConnectionPool(100);
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(port);
while (true) {
    Socket clientSocket = connectionPool.getConnection();
    if (clientSocket == null) {
        // 连接池无可用连接，可进行等待或其他处理
    } else {
        // 使用获取到的连接处理客户端请求
    }
}

星途面试题库

面试题：Java BIO服务器端如何优化连接处理以提升性能

知识考点

面试题答案