为什么NIO比BIO效率高

迈不过友情╰ 2022-05-31 14:05 220阅读 0赞

NIO比BIO效率高，主要原因是什么呢？  
网上大多给出了两者的区别，可是具体效率高在哪里呢。

首先我们看一下各自的特点  
**BIO：**

1.  socketServer的accept方法是阻塞的。
2.  当有连接请求时，socketServer通过accept方法获取一个socket
3.  取得socket后，将这个socket分给一个线程去处理。此时socket需要等待有效的请求数据到来后，才可以真正开始处理请求。
4.  socket交给线程后，这时socketServer才可以接收下一个连接请求。
5.  获得连接的顺序是和客户端请求到达服务器的先后顺序相关。

**NIO：**

1.  基于事件驱动，当有连接请求，会将此连接注册到多路复用器上（selector）。
2.  在多路复用器上可以注册监听事件，比如监听accept、read
3.  通过监听，当真正有请求数据时，才来处理数据。
4.  不会阻塞，会不停的轮询是否有就绪的事件，所以处理顺序和连接请求先后顺序无关，与请求数据到来的先后顺序有关

## 主要对比 ##

*  BIO一个连接，一个线程，非http请求，有可能只连接不发请求数据，此时线程是无用浪费的。
 *  BIO处理依赖于连接建立；NIO处理依赖于请求数据的到来。导致执行顺序不同。
    
    1.  一个线程处理一个请求  
        **BIO**：连接请求来，建立socket，等待请求数据到来（t1），处理时间（t2）  
        **NIO**：连接请求来，注册到selector，设置读监听，等待请求数据（t1），处理时间（t2）  
        此时，两者用时皆为t1+t2，没有区别
    2.  一个线程处理两个请求  
        第一个请求，等待请求数据（10），处理时间（1）  
        第二个请求，等待请求数据（1），处理时间（2）  
        **BIO**：用时 10+1+1+2=14，第1个执行完用时10+1，等待第一个执行完处理第2个，用时1+2  
        **NIO**：用时 1+2+7+1=11， 第二个数据先到，时间 1+2，此时第一个需要等时为10秒，还没到，还需等待7秒，时间为7+1
    3.  两个线程处理两个请求  
        第一个请求，等待请求数据（10），处理时间（1）  
        第二个请求，等待请求数据（1），处理时间（2）  
        **BIO**：用时 10+1+2=13，等待第1个请求10，交给工作线程一处理，此时同时接受第2个，等待1秒，处理时间2秒，此间线程一处理时间为一秒，在线程二结束之前就已经结束  
        **NIO**：用时 1+2+7+1=11，第二个数据先到，时间 1+2，此时第一个还没到，还需等待7秒，时间为7+1  
        **如果两个请求顺序相反，则bio和nio一样，都是11秒**  
        由此可见由于阻塞等待机制的不同，导致效率不同，主要优化点为，不必排队等待，先到先处理，就有可能效率高一点。
 *  BIO如果想要处理并发请求，则必须使用多线程，一般后端会用线程池来支持  
    NIO可以使用单线程，可以减少线程切换上下文的消耗。  
    但是虽然单线程减少了线程切换的消耗，但是处理也变为线性的，也就是处理完一个请求，才能处理第二个。  
    这时，有这么两个场景：
    
    1.  后端是密集型的计算，没有大量的IO操作，比如读些文件、数据库等
    2.  后端是有大量的IO操作。
    
    当为第一种场景时：  
    NIO单线程则比较有优势， 理由是虽然是单线程，但是由于线程的计算是并发计算，不是并行计算，说到底，计算压力还是在CPU上，一个线程计算，没有线程的多余消耗，显然比NIO多线程要高效。BIO则必为多线程，否则将阻塞到天荒地老，但多线程是并发，不是并行，主要还是依靠CPU的线性计算，另外还有处理大量的线程上下文。  
    如果为第二种场景，多线程将有一定优势，多个线程把等待IO的时间能平均开。此时两者区别主要取决于以上分析的处理顺序了，显然NIO要更胜一筹。

## 总结 ##

NIO在接收请求方式上，无疑是要高效于BIO，原因并非是不阻塞，我认为NIO一样是阻塞的，只是方式不同，先来的有效请求先处理，先阻塞时间短的。此时间可用于等待等待时间长的。  
在处理请求上，NIO和BIO并没有什么不同，主要看线程池规划是否和理。NIO相对BIO在密集型计算的模型下，可以用更少的线程，甚至单线程。