【网络】高并发场景处理:线程池和IO多路复用

简介: 【网络】高并发场景处理:线程池和IO多路复用

短时间内有大量的客户端的解决方案

创建线程是比较经典的一种服务器开发模型,给每个客户端分配一个线程来提供服务

  • 但一旦短时间内有大量的客户端,并且每个客户端请求都是很快的,这个时候对于服务器来说,就会有比较大的压力
  • 虽然创建线程比创建进行更轻量,但也架不住短时间内创建销毁大量的线程
    所以引入线程池,来解决这样的问题
public void start() throws IOException {  
    System.out.println("启动服务器");  
    //创建线程池  
    ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();  
    while(true) {  
        //建立连接  
        Socket clientSocket = serverSocket.accept();  
        //创建线程,每个线程去服务一个客户端  
        /*Thread t = new Thread(() -> {  
            try {                processConnection(clientSocket);            } catch (IOException e) {                throw new RuntimeException(e);            }        });        t.start();*/                
        //使用线程池
        service.submit(() -> {  
            try {  
                processConnection(clientSocket);  
            } catch (IOException e) {  
                throw new RuntimeException(e);  
            }        
        });    
    }
}

晚上 21:00开始比赛,可能就有几百万人涌入直播间

  • 这瞬间几百万格客户端就连上服务器了
  • 现代的服务器针对上述高并发场景,肯定是分布式(集群)方式来应对
  • 一台服务器无论如何也是没法去应对几百万个客户端,所以就引入更多的服务器

线程池

  1. 客户端发一个请求之后就快速断开连接了
  • 线程池解决的是这个问题
  • 线程池本质上也是一个线程服务于一个客户端,使用线程池就是在复用线程
  • 这样只能避免线程频繁创建和销毁,但如果同时有很多客户端,也需要有很多线程
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
  • 此处使用的是这个线程池,他的最大线程数是非常非常大的
  • newFixedThreadPool 是需要指定最大线程数的,但如果固定线程数,就意味着同时只能处理这么多个客户端

IO 多路复用

  1. 客户端持续地发送请求处理响应,连接会保持很久
  • 这样的场景下,使用多线程/线程池都不合适
  • 每个客户端分配一个线程,对于一个系统来说,这里搞几百个线程,压力就非常大了
  • 此时一个服务器可能要处理上万个,几十万个客户端

针对这个问题,还有一个方案能解决这个问题,虽然数目非常多,但仍然可以使用较少的线程,提供高效的服务——IO 多路复用

希望在进行网络服务器开发的时候,可以使用更少的线程,处理更多的客户端

  • 虽然刚才是一个线程服务于一个客户端,实际上,每个这样的线程都可能会阻塞(客户端也不是持续地发请求的)
  • 相比于处理请求的时间,大部分的时间可能都是在阻塞等待
  • 如果可以让一个线程给多个客户端提供服务,那就正好了
  • 比如给一个线程分配 1000 个客户端进行处理,同一时刻,可能只有几十个客户端需要处理请求
  • 针对这样的情况,就需要操作系统内部提供支持了

IO 多路复用,也就是操作系统内核提供的功能(IO 多路复用具体的实现方案有很多种,最知名的就是 Linux 下的 epoll

  • epoll 就是在内核中,搞了一个数据结构,你可以把多个 Socket(每个 Socket 对应一个客户端)放到这个数据结构里
  • 同一时刻,大部分的 Socket 都是处于阻塞等待(没有数据需要处理),少数收到数据的 Socketepoll 就会通过回调函数的方式,通知应用程序,这里有数据了
  • 应用程序,就可以使用少量的线程,针对这里“有数据”的 Socket 进行处理即可

比如你今晚,你想吃烧烤,你妈想吃饺子,你爸想吃炒菜

  1. 你自己去买,先买烧烤,等;再买饺子,等;再买炒菜,等;完成。——>单线程,花的时间是最多的
  2. 你们三个一起去买,各买各的,分别等;完成——>多线程,花的时间机会缩短很多,等待的时间是三者最大值,系统开销也会更大
  3. 你自己去买,你先去买烧烤,给老板说“好了叫我”;再去买饺子,给老板说“好了叫我”;再去买炒菜,给老板说“好了叫我”,此时一个线程同时等待三份饭——>IO 多路复用的方案,此时等待的时间相比于多线程方案,相差不大,但是只需要一个线程就可以了
  • 最关键的就是老爸能够喊我,哪个客户端来数据了,操作系统就能通知到应用程序
  • 服务器开发中最主流的方案,尤其是 IO 多路复用中的 epoll


相关文章
|
网络协议 安全 Linux
Linux C/C++之IO多路复用(select)
这篇文章主要介绍了TCP的三次握手和四次挥手过程,TCP与UDP的区别,以及如何使用select函数实现IO多路复用,包括服务器监听多个客户端连接和简单聊天室场景的应用示例。
317 0
|
4月前
|
负载均衡 算法 安全
基于Reactor模式的高性能网络库之线程池组件设计篇
EventLoopThreadPool 是 Reactor 模式中实现“一个主线程 + 多个工作线程”的关键组件,用于高效管理多个 EventLoop 并在多核 CPU 上分担高并发 I/O 压力。通过封装 Thread 类和 EventLoopThread,实现线程创建、管理和事件循环的调度,形成线程池结构。每个 EventLoopThread 管理一个子线程与对应的 EventLoop(subloop),主线程(base loop)通过负载均衡算法将任务派发至各 subloop,从而提升系统性能与并发处理能力。
236 3
|
6月前
|
监控 应用服务中间件 Linux
掌握并发模型:深度揭露网络IO复用并发模型的原理。
总结,网络 I/O 复用并发模型通过实现非阻塞 I/O、引入 I/O 复用技术如 select、poll 和 epoll,以及采用 Reactor 模式等技巧,为多任务并发提供了有效的解决方案。这样的模型有效提高了系统资源利用率,以及保证了并发任务的高效执行。在现实中,这种模型在许多网络应用程序和分布式系统中都取得了很好的应用成果。
187 35
|
存储 Linux C语言
Linux C/C++之IO多路复用(aio)
这篇文章介绍了Linux中IO多路复用技术epoll和异步IO技术aio的区别、执行过程、编程模型以及具体的编程实现方式。
596 1
Linux C/C++之IO多路复用(aio)
|
8月前
|
存储 网络协议 安全
Java网络编程,多线程,IO流综合小项目一一ChatBoxes
**项目介绍**:本项目实现了一个基于TCP协议的C/S架构控制台聊天室,支持局域网内多客户端同时聊天。用户需注册并登录,用户名唯一,密码格式为字母开头加纯数字。登录后可实时聊天,服务端负责验证用户信息并转发消息。 **项目亮点**: - **C/S架构**:客户端与服务端通过TCP连接通信。 - **多线程**:采用多线程处理多个客户端的并发请求,确保实时交互。 - **IO流**:使用BufferedReader和BufferedWriter进行数据传输,确保高效稳定的通信。 - **线程安全**:通过同步代码块和锁机制保证共享数据的安全性。
318 23
|
Java 应用服务中间件
面对海量网络请求,Tomcat线程池如何进行扩展?
【10月更文挑战第4天】本文详细探讨了Tomcat线程池相较于标准Java实用工具包(JUC)线程池的关键改进。首先,Tomcat线程池在启动时即预先创建全部核心线程,以应对启动初期的高并发请求。其次,通过重写阻塞队列的入队逻辑,Tomcat能够在任务数超过当前线程数但未达最大线程数时,及时创建非核心线程,而非等到队列满才行动。此外,Tomcat还引入了在拒绝策略触发后重新尝试入队的机制,以提高吞吐量。这些优化使得Tomcat线程池更适应IO密集型任务,有效提升了性能。
面对海量网络请求,Tomcat线程池如何进行扩展?
|
网络协议 Java 应用服务中间件
深入浅出Tomcat网络通信的高并发处理机制
【10月更文挑战第3天】本文详细解析了Tomcat在处理高并发网络请求时的机制,重点关注了其三种不同的IO模型:NioEndPoint、Nio2EndPoint 和 AprEndPoint。NioEndPoint 采用多路复用模型,通过 Acceptor 接收连接、Poller 监听事件及 Executor 处理请求;Nio2EndPoint 则使用 AIO 异步模型,通过回调函数处理连接和数据就绪事件;AprEndPoint 通过 JNI 调用本地库实现高性能,但已在 Tomcat 10 中弃用
深入浅出Tomcat网络通信的高并发处理机制
|
监控 Java 数据库连接
线程池在高并发下如何防止内存泄漏?
线程池在高并发下如何防止内存泄漏?
410 6
|
缓存 监控 Java
Java 线程池在高并发场景下有哪些优势和潜在问题?
Java 线程池在高并发场景下有哪些优势和潜在问题?
237 2
|
Java 数据处理 数据库
Java多线程的理解和应用场景
Java多线程的理解和应用场景
312 1

热门文章

最新文章