[JAVA] 자바 IO/NIO

2023 - 01 - 30 (월)

자바 IO, NIO

IO	NIO
입출력 - 스트림	입출력 - 채널
Non - Buffer	Buffer
Blocking IO	Non-Blocking IO 가능(Blocking IO 지원)
동기	비동기 가능(동기도 지원)

스트림 기반 / 채널 기반

• 스트림은 데이터가 들어온 순서대로 이동하는 단방향의 ‘통로’ 이다.

  • IO는 스트림 베이스

    • 스트림은 입력(InputStream) 출력(OutputStream) 스트림이 구분되며 단방향으로 흐른다.

    • 스트림을 통해 데이터는 byte 또는 byte[] 형태로 이동한다.

• 채널은 데이터가 이동하는 양방향 ‘통로’라고 보면 된다.

  • NIO는 채널 베이스

    • 채널은 데이터의 양방향 통로이다. 입력과 출력이 구분되지 않으며 (입출력을 위해 InputStream, OutputStream을 만들필요 없음)

    • 채널은 버퍼를 통해서만 읽고(read) 쓰기(write)를 할 수 있다.

Non Buffer / Buffer

• 버퍼는 임시로 데이터를 담아둘 수 있는 큐. 스트림의 경우 데이터의 입력단위로 전송한다. 버퍼는 중간에서 입력을 모아 한번에 출력한다.

  • IO는 Non-Buffer

    • IO는 스트림에 담긴 데이터를 즉시 처리한다.(입력단위로 처리하며 버퍼에 저장하지 않는다.)

  • NIO는 Buffer

    • nio는 버퍼에 데이터를 저장하여 버퍼의 공간이 가득 차거나 설정한 조건을 만족한 경우 처리한다.

Blocking IO / Non - Blocking IO

예를 들어 폐쇄된 주방의 직원은 손님의 주문에 대한 요리가 완료 되고 다음 요청에 의한 요리를 진행합니다.

반대로 오픈 주방의 경우 손님의 주문에 대한 요리하면서 완료하기 전에 바에 앉아 있는 사람의 요청을 받아 중간에 처리할 수 있습니다.

• Blocking IO

  • Blocking IO 는 읽기 또는 쓰기를 수행하는 쓰레드가 작업이 종료되기 전까지 해당 쓰레드에서 I/O를 블로킹합니다.

• Non Blocking IO

  • Non Blocking IO 는 읽기 또는 쓰기를 수행하는 쓰레드가 작업이 종료되기 전에도 해당 쓰레드에 I/O를 블로킹 하지 않습니다.

  • 단일 쓰레드에서 여러 입출력 채널을 관리합니다.

동기 / 비동기

• IO의 경우 비동기 요청을 지원하지 않는다.

• NIO의 경우 비동기 요청을 지원한다.

    
  //IO
  InputStream input = ...; 
  BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input));
  String 재료구매 = reader.readLine();
  String 재료손질 = reader.readLine();
  String 요리 = reader.readLine();
    
  //NIO
  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48);
    
  int bytesRead = inChannel.read(buffer);
    
  while(!bufferFull(bytesRead)) {
    bytesRead = inChannel.read(buffer);
  }
    
  

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정리

• IO와 NIO의 선택

NIO는 불특정 다수의 클라이언트 연결 또는 멀티 파일들을 넌블로킹이나 비동기로 처리할 수 있다.

• 과도한 스레드 생성(비용의 무분별한 증가)을 피하고 스레드를 효과적으로 사용한다는 점이 큰 장점이다.

• 운영체제의 버퍼(다이렉트 버퍼)를 이용한 입출력이 가능하기 때문에 입출력 성능 향상

• NIO는 연결 클라이언트 수가 많고, 하나의 입출력 처리 작업이 오래 걸리지 않는 경우에 사용하는것이 좋다.

• 스레드에서 입출력 처리가 오래 걸린다면 대기하는 작업의 수가 늘어나기 때문에 제한된 스레드로 처리하는 것이 불편할 수 있다.

대용량의 데이터 처리의 경우 IO가 좋다.

• 연결 클라이언트 수가 적고 전송되는 데이터가 대용량이면서 순차적으로 처리될 필요성이 있는 경우 IO로 서버를 구현하는 것이 좋다.

• NIO는 버퍼 할당 크기도 문제되고, 모든 입출력 작업에 버퍼를 무조건 사용해야 하므로 받은 즉시 처리하는 IO보다 복잡하다.

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