JAVA 包含最新的版本JDK1.8的NIO存在一些问题,这些问题需要在编写NIO程序时要格外关注:
NIO跨平台和兼容性问题
NIO是底层API,它的实现依赖于操作系统针对IO操作的APIs. 所以JAVA能在所有操作系统上实现统一的接口,并用一致的行为来操作IO是很伟大的。
使用NIO会经常发现代码在Linux上正常运行,但在Windows上就会出现问题。所以编写程序,特别是NIO程序,需要在程序支持的所有操作系统上进行功能测试,否则你可能会碰到一些莫明的问题。
NIO2看起来很理想,但是NIO2只支持Jdk1.7+,若你的程序在Java1.6上运行,则无法使用NIO2。另外,Java7的NIO2中没有提供DatagramSocket的支持,所以NIO2只支持TCP程序,不支持UDP程序
NIO对缓冲区的聚合和分散操作可能会导致内存泄露
很多Channel的实现支持Gather和Scatter。这个功能允许从从多个ByteBuffer中读入或写入,这样做可以有更好的性能。操作系统底层知道如何处理这些被写入/读出,并且能以最有效的方式处理。如果要分割的数据在多个不同的 ByteBuffer中,使用Gather/Scatter是比较好的方式。
例如,你可能希望header在一个ByteBuffer中,而body在另外的ByteBuffer中;
下图显示的是Scatter(分散),将ScatteringByteBuffer中的数据分散读取到多个ByteBuffer中:
下图显示的是Gather(聚合),将多个ByteBuffer的数据写入到GatheringByteChannel:
可惜Gather/Scatter功能会导致内存泄露,知道Java7才解决内存泄露问题。使用这个功能必须小心编码和Java版本
Squashing the famous epoll bug(压碎著名的epoll bug)
Linux-like OSs的选择器使用的是epoll-IO事件通知工具。操作系统使用这一高性能的技术与网络协议栈异步工作。
不幸的是,即使是现在,著名的epoll-bug也可能会导致无效的状态选择和100%的CPU利用率。要解决epoll-bug的唯一方法是回收旧的选择器,将先前注册的通道实例转移到新创建的选择器上。
NIO中对epoll问题的解决方案是有限制的,Netty提供了更好的解决方案。下面是epoll-bug的一个例子
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.net.ServerSocket;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class PlainNioEchoServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
serve(8118);
}
public static void serve(int port) throws IOException {
System.out.println("Listening for connections on port " + port);
ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
ServerSocket ss = serverChannel.socket();
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress(port);
ss.bind(address);
serverChannel.configureBlocking(false);
Selector selector = Selector.open();
serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
try {
// 这里发生的是,不管有没有已选择的SelectionKey,Selector.select()方法总是不会阻塞并且会立刻返回。
// 这违反了Javadoc中对Selector.select()方法的描述,
// Javadoc中的描述:Selector.select() must not unblock if nothing is selected.
// (Selector.select()方法若未选中任何事件将会阻塞。)
System.out.println(".............");
selector.select();
}
catch (IOException ex) {
ex.printStackTrace();
// handle in a proper way
break;
}
Set readyKeys = selector.selectedKeys();
Iterator iterator = readyKeys.iterator();
// 该值将永远是假的,代码将持续消耗你的CPU资源。
//这会有一些副作用,因为CPU消耗完了就无法再去做其他任何的工作。
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) iterator.next();
iterator.remove();
try {
if (key.isAcceptable()) {
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
SocketChannel client = server.accept();
System.out.println("Accepted connection from " + client);
client.configureBlocking(false);
client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE | SelectionKey.OP_READ,
ByteBuffer.allocate(100));
}
if (key.isReadable()) {
SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer output = (ByteBuffer) key.attachment();
client.read(output);
}
if (key.isWritable()) {
SocketChannel client = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer output = (ByteBuffer) key.attachment();
output.flip();
client.write(output);
output.compact();
}
}
catch (IOException ex) {
key.cancel();
try {
key.channel().close();
}
catch (IOException cex) {
}
}
}
}
}
}
运行程序后,客户端连接进来,什么工作都不做,但CPU利用率却已经达到100%
这些仅仅是在使用NIO时可能会出现的一些问题。不幸的是,虽然在这个领域发展了多年,问题依然存在;
幸运的是,Netty给了你比较好的解决方案。