面试题：如何使用NIO改进Java BIO的阻塞问题

运用Java NIO改进BIO阻塞问题的方法

NIO核心组件的作用
- Channel（通道）：在NIO中，Channel是双向的，可以同时进行读和写操作，与BIO中的Stream单向不同。它就像是一个连接到数据源头或目标的管道，数据通过Channel进行传输。例如，SocketChannel用于TCP网络通信，FileChannel用于文件的读写操作。
- Buffer（缓冲区）：是NIO中数据的载体，所有数据都要先读到一个Buffer中，或者从一个Buffer中写入到Channel。Buffer本质上是一块内存区域，提供了对数据的结构化访问以及维护读写位置等状态信息。常见的Buffer类型有ByteBuffer、CharBuffer等。
- Selector（选择器）：是NIO实现多路复用的关键组件。它允许一个线程管理多个Channel，通过Selector，线程可以不断地轮询注册在其上的Channel，一旦某个Channel有数据可读或者可写，Selector就会感知到并通知对应的线程进行处理，这样可以大大提高程序的并发处理能力。
关键代码实现思路示例
- 服务器端示例：

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.*;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;

public class NIOServer {
    private Selector selector;
    private ServerSocketChannel serverSocketChannel;

    public NIOServer(int port) throws IOException {
        selector = Selector.open();
        serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
    }

    public void listen() throws IOException {
        while (true) {
            int readyChannels = selector.select();
            if (readyChannels == 0) continue;

            Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator();

            while (keyIterator.hasNext()) {
                SelectionKey key = keyIterator.next();

                if (key.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel serverSocketChannel = (ServerSocketChannel) key.channel();
                    SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (key.isReadable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) key.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    int bytesRead = socketChannel.read(buffer);
                    if (bytesRead > 0) {
                        buffer.flip();
                        byte[] data = new byte[buffer.limit()];
                        buffer.get(data);
                        System.out.println("Received: " + new String(data));
                    }
                }
                keyIterator.remove();
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        try {
            NIOServer server = new NIOServer(8080);
            server.listen();
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

- **代码解释**：
    - 首先创建一个`Selector`和`ServerSocketChannel`，并将`ServerSocketChannel`设置为非阻塞模式，然后注册到`Selector`上监听`OP_ACCEPT`事件。
    - 在`listen`方法的循环中，通过`selector.select()`阻塞等待有事件发生。当有事件发生时，获取`selectedKeys`，遍历处理每个`SelectionKey`。
    - 如果是`OP_ACCEPT`事件，表示有新的客户端连接，接受连接并将新的`SocketChannel`设置为非阻塞模式，然后注册到`Selector`上监听`OP_READ`事件。
    - 如果是`OP_READ`事件，表示客户端有数据可读，读取数据并处理。

- **客户端示例**：

import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;

public class NIOClient {
    public static void main(String[] args) {
        try (SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open()) {
            socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));
            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello, NIO Server!".getBytes());
            socketChannel.write(buffer);
        } catch (IOException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

- **代码解释**：
    - 创建`SocketChannel`并连接到服务器，将数据包装到`ByteBuffer`中，然后通过`SocketChannel`将数据发送到服务器。

面试题：如何使用NIO改进Java BIO的阻塞问题

知识考点

面试题答案

运用Java NIO改进BIO阻塞问题的方法