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netty系列之JavaBIONIOAIO進化史-創(chuàng)新互聯(lián)

簡介

上一章我們介紹了IO的五種模型，實際上Java只支持其中的三種，即BIO/NIO/AIO。

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本文將介紹Java中這三種IO的進化史，并從使用的角度剖析它們背后的故事。

Java BIO

BIO概念解析

BIO，Blocking IO，阻塞IO，它是Java的上古產(chǎn)品，自出生就有的東西（JDK 1.0）。

使用BIO則數(shù)據(jù)準備和數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間兩個階段都是阻塞的。

netty系列之Java BIO NIO AIO進化史

BIO使用案例

public?class?EchoServer?{????public?static?void?main(String[]?args)?throws?IOException?{
????????ServerSocket?serverSocket?=?new?ServerSocket(8080);????????while?(true)?{
????????????System.out.println("start?accept");
????????????Socket?socket?=?serverSocket.accept();
????????????System.out.println("new?conn:?"?+?socket.getRemoteSocketAddress());????????????new?Thread(()->{????????????????try?{
????????????????????BufferedReader?reader?=?new?BufferedReader(new?InputStreamReader(socket.getInputStream()));
????????????????????String?msg;????????????????????//?讀取消息，本文來源公從號彤哥讀源碼
????????????????????while?((msg?=?reader.readLine())?!=?null)?{????????????????????????if?(msg.equalsIgnoreCase("quit"))?{
????????????????????????????reader.close();
????????????????????????????socket.close();????????????????????????????break;
????????????????????????}?else?{
????????????????????????????System.out.println("receive?msg:?"?+?msg);
????????????????????????}
????????????????????}
????????????????}?catch?(IOException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}).start();
????????}
????}
}

客戶端可以使用telnet來測試，而且你可以使用多個telnet來測試：

[c:\~]$?telnet?127.0.0.1?8080Connecting?to?127.0.0.1:8080...
Connection?established.
To?escape?to?local?shell,?press?'Ctrl+Alt+]'.
hello?world
我是人才
quit
Connection?closed?by?foreign?host.

BIO的使用方式非常簡單，服務端接收到一個連接就啟動一個線程來處理這個連接的所有請求。

netty系列之Java BIO NIO AIO進化史

所以，BIO大的缺點就是浪費資源，只能處理少量的連接，線程數(shù)隨著連接數(shù)線性增加，連接越多線程越多，直到抗不住。

Java NIO

NIO概念解析

NIO，New IO，JDK1.4開始支持，內(nèi)部是基于多路復用的IO模型。

netty系列之Java BIO NIO AIO進化史

這里有個歧義，很多人認為Java的NIO是Non-Blocking IO的縮寫，其實并不是。

使用NIO則多條連接的數(shù)據(jù)準備階段會阻塞在select上，數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶空間依然是阻塞的。

因為第一階段并不是連接本身處于阻塞階段，所以通常來說NIO也可以看作是同步非阻塞IO。

NIO使用案例

public?class?EchoServer?{????public?static?void?main(String[]?args)?throws?IOException?{
????????Selector?selector?=?Selector.open();
????????ServerSocketChannel?serverSocketChannel?=?ServerSocketChannel.open();
????????serverSocketChannel.bind(new?InetSocketAddress(8080));
????????serverSocketChannel.configureBlocking(false);????????//?將accept事件綁定到selector上
????????serverSocketChannel.register(selector,?SelectionKey.OP_ACCEPT);????????while?(true)?{????????????//?阻塞在select上
????????????selector.select();
????????????Set?selectionKeys?=?selector.selectedKeys();????????????//?遍歷selectKeys
????????????Iterator?iterator?=?selectionKeys.iterator();????????????while?(iterator.hasNext())?{
????????????????SelectionKey?selectionKey?=?iterator.next();????????????????//?如果是accept事件
????????????????if?(selectionKey.isAcceptable())?{
????????????????????ServerSocketChannel?ssc?=?(ServerSocketChannel)?selectionKey.channel();
????????????????????SocketChannel?socketChannel?=?ssc.accept();
????????????????????System.out.println("accept?new?conn:?"?+?socketChannel.getRemoteAddress());
????????????????????socketChannel.configureBlocking(false);
????????????????????socketChannel.register(selector,?SelectionKey.OP_READ);
????????????????}?else?if?(selectionKey.isReadable())?{????????????????????//?如果是讀取事件，本文來源公從號彤哥讀源碼
????????????????????SocketChannel?socketChannel?=?(SocketChannel)?selectionKey.channel();
????????????????????ByteBuffer?buffer?=?ByteBuffer.allocate(1024);????????????????????//?將數(shù)據(jù)讀入到buffer中
????????????????????int?length?=?socketChannel.read(buffer);????????????????????if?(length?>?0)?{
????????????????????????buffer.flip();????????????????????????byte[]?bytes?=?new?byte[buffer.remaining()];????????????????????????//?將數(shù)據(jù)讀入到byte數(shù)組中
????????????????????????buffer.get(bytes);????????????????????????//?換行符會跟著消息一起傳過來
????????????????????????String?content?=?new?String(bytes,?"UTF-8").replace("\r\n",?"");????????????????????????if?(content.equalsIgnoreCase("quit"))?{
????????????????????????????selectionKey.cancel();
????????????????????????????socketChannel.close();
????????????????????????}?else?{
????????????????????????????System.out.println("receive?msg:?"?+?content);
????????????????????????}
????????????????????}
????????????????}
????????????????iterator.remove();
????????????}
????????}
????}
}

這里同樣使用telnet測試，而且你可以使用多個telnet來測試：

[c:\~]$?telnet?127.0.0.1?8080Connecting?to?127.0.0.1:8080...
Connection?established.
To?escape?to?local?shell,?press?'Ctrl+Alt+]'.
hello?world
我是人才
quit
Connection?closed?by?foreign?host.

NIO的使用方式就有點復雜了，但是一個線程就可以處理很多連接。

首先，需要注冊一個ServerSocketChannel并把它注冊到selector上并監(jiān)聽accept事件，然后accept到連接后會獲取到SocketChannel，同樣把SocketChannel也注冊到selector上，但是監(jiān)聽的是read事件。焦作國醫(yī)胃腸醫(yī)院靠譜嗎_正規(guī)胃腸?？漆t(yī)院：http://jz.lieju.com/zhuankeyiyuan/37570896.htm

netty系列之Java BIO NIO AIO進化史

NIO大的優(yōu)點，就是一個線程就可以處理大量的連接，缺點是不適合處理阻塞性任務，因為阻塞性任務會把這個線程占有著，其它連接的請求將得不到及時處理。

Java AIO

AIO概念介紹

AIO，Asynchronous IO，異步IO，JDK1.7開始支持，算是一種比較完美的IO，Windows下比較成熟，但Linux下還不太成熟。

netty系列之Java BIO NIO AIO進化史

使用異步IO則會在請求時立即返回，并在數(shù)據(jù)已準備且已拷貝到用戶空間后進行回調(diào)處理，兩個階段都不會阻塞。

AIO使用案例

public?class?EchoServer?{????public?static?void?main(String[]?args)?throws?IOException?{
????????AsynchronousServerSocketChannel?serverSocketChannel?=?AsynchronousServerSocketChannel.open();
????????serverSocketChannel.bind(new?InetSocketAddress(8080));????????//?監(jiān)聽accept事件，本文來源公從號彤哥讀源碼
????????serverSocketChannel.accept(null,?new?CompletionHandler()?{????????????@Override
????????????public?void?completed(AsynchronousSocketChannel?socketChannel,?Object?attachment)?{????????????????try?{
????????????????????System.out.println("accept?new?conn:?"?+?socketChannel.getRemoteAddress());????????????????????//?再次監(jiān)聽accept事件
????????????????????serverSocketChannel.accept(null,?this);????????????????????//?消息的處理
????????????????????while?(true)?{
????????????????????????ByteBuffer?buffer?=?ByteBuffer.allocate(1024);????????????????????????//?將數(shù)據(jù)讀入到buffer中
????????????????????????Future?future?=?socketChannel.read(buffer);????????????????????????if?(future.get()?>?0)?{
????????????????????????????buffer.flip();????????????????????????????byte[]?bytes?=?new?byte[buffer.remaining()];????????????????????????????//?將數(shù)據(jù)讀入到byte數(shù)組中
????????????????????????????buffer.get(bytes);

????????????????????????????String?content?=?new?String(bytes,?"UTF-8");????????????????????????????//?換行符會當成另一條消息傳過來
????????????????????????????if?(content.equals("\r\n"))?{????????????????????????????????continue;
????????????????????????????}????????????????????????????if?(content.equalsIgnoreCase("quit"))?{
????????????????????????????????socketChannel.close();????????????????????????????????break;
????????????????????????????}?else?{
????????????????????????????????System.out.println("receive?msg:?"?+?content);
????????????????????????????}
????????????????????????}
????????????????????}
????????????????}?catch?(Exception?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????}????????????@Override
????????????public?void?failed(Throwable?exc,?Object?attachment)?{
????????????????System.out.println("failed");
????????????}
????????});????????//?阻塞住主線程
????????System.in.read();
????}
}

這里同樣使用telnet測試，而且你可以使用多個telnet來測試：

[c:\~]$?telnet?127.0.0.1?8080Connecting?to?127.0.0.1:8080...
Connection?established.
To?escape?to?local?shell,?press?'Ctrl+Alt+]'.
hello?world
我是人才
quit
Connection?closed?by?foreign?host.

AIO的使用方式不算太復雜，默認會啟一組線程來處理用戶的請求，而且如果在處理阻塞性任務，還會自動增加新的線程來處理其它連接的任務。

首先，創(chuàng)建一個AsynchronousServerSocketChannel并調(diào)用其accept方法，這一步相當于監(jiān)聽了accept事件，在收到accept事件后會獲取到AsynchronousSocketChannel，然后就可以在回調(diào)方法completed()里面讀取數(shù)據(jù)了，當然也要繼續(xù)監(jiān)聽accept事件。

AIO大的優(yōu)點，就是少量的線程就可以處理大量的連接，而且可以處理阻塞性任務，但不能大量阻塞，否則線程數(shù)量會膨脹。

槽點

（1）三種IO的實現(xiàn)方式中對于換行符的處理竟然都不一樣，BIO中不會把換行符帶過來（其實是帶過來了，因為用了readLine()方法，所以換行符沒了），NIO中會把換行符加在消息末尾，AIO中會把換行符當成一條新的消息傳過來，很神奇，為啥不統(tǒng)一處理呢，也很疑惑。焦作國醫(yī)胃腸醫(yī)院地址__大愛國醫(yī)：http://jz.lieju.com/zhuankeyiyuan/37570264.htm

（2）JDK自帶的ByteBuffer是一個難用的東西。

總結

本文我們從概念和使用兩個角度分別介紹了BIO/NIO/AIO三種IO模型。

問題

看起來JDK的實現(xiàn)似乎很完美啊，為什么還會有Netty呢？

最后，也歡迎來我的公從號彤哥讀源碼系統(tǒng)地學習源碼&架構的知識。

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