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 基本概念
IO模型就是說(shuō)用什么樣的通道進(jìn)行數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收，Java 共支持3中網(wǎng)絡(luò)變成 IO 模式：BIO、NIO、AIO。Java 中的 BIO、NIO 和 AIO 理解為是 Java 語(yǔ)言對(duì)操作系統(tǒng)的各種 IO 模型的封裝。我們?cè)谑褂眠@些 API 的時(shí)候，不需要關(guān)系操作系統(tǒng)層面的知識(shí)，也不需要根據(jù)不同操作系統(tǒng)編寫(xiě)不同的代碼。

在講 BIO、NIO、AIO 之前先回顧幾個(gè)概念：同步與異步、阻塞與非阻塞、I/O模型。

同步與異步

• 同步：同步就是發(fā)起一個(gè)調(diào)用后，被調(diào)用者未處理完請(qǐng)求之前，調(diào)用不返回。

• 異步：異步就是發(fā)一個(gè)調(diào)用后，立刻得到被調(diào)用者的回應(yīng)表示已接收到請(qǐng)求，但是被調(diào)用者并沒(méi)有返回結(jié)果，此時(shí)可以處理其他的請(qǐng)求，被調(diào)用者通常依靠事件、回調(diào)等機(jī)制來(lái)通知調(diào)用者其返回結(jié)果。

同步和異步的區(qū)別最大在于異步的話(huà)調(diào)用者不需要等待結(jié)果處理，被調(diào)用者會(huì)通過(guò)回調(diào)等機(jī)制來(lái)通知調(diào)用者返回結(jié)果。

阻塞和非阻塞

• 阻塞：阻塞就是發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求，調(diào)用者一直等待請(qǐng)求結(jié)果返回，也就是當(dāng)前線程會(huì)被掛起，無(wú)法從事其他任務(wù)，只有當(dāng)條件就緒才能繼續(xù)。

• 非阻塞：非阻塞就是發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求，調(diào)用者不用一直等著結(jié)果返回，可以先去干其他的事情。

同步異步與阻塞非阻塞（段子）
老張燒開(kāi)水的故事（故事來(lái)源網(wǎng)絡(luò)）

老張愛(ài)喝茶，廢話(huà)不說(shuō)，煮開(kāi)水。

出場(chǎng)人物：老張，水壺兩把（普通水壺，簡(jiǎn)稱(chēng)水壺；會(huì)響的水壺，簡(jiǎn)稱(chēng)響水壺）。

1.老張把水壺放到火上，立等水開(kāi)。（同步阻塞）
老張覺(jué)得自己有點(diǎn)傻

2.老張把水壺放到火上，去客廳看電視，時(shí)不時(shí)去廚房看看水開(kāi)沒(méi)有。（同步非阻塞）
老張還是覺(jué)得自己有點(diǎn)傻，于是變高端了，買(mǎi)了把會(huì)響笛的那種水壺。水開(kāi)之后，能大聲發(fā)出嘀~~的噪音。

3.老張把響水壺放到火上，立等水開(kāi)。（異步阻塞）
老張覺(jué)得這樣傻等意義不大

4.老張把響水壺放到火上，去客廳看電視，水壺響之前不再去看它了，響了再去拿壺。（異步非阻塞）
老張覺(jué)得自己聰明了。

所謂同步異步，只是對(duì)于水壺而言

• 普通水壺：同步；響水壺：異步。

• 雖然都能干活，但響水壺可以在自己完工之后，提示老張水開(kāi)了，這是普通水壺所不能及的。

• 同步只能讓調(diào)用者去輪詢(xún)自己（情況2中），造成老張效率的低下。

所謂阻塞非阻塞，僅僅對(duì)于老張而言

• 立等的老張：阻塞；看電視的老張：非阻塞。

• 情況1 和 情況3 中老張就是阻塞的，媳婦喊他都不知道。雖然情況3中響水壺是異步的，可對(duì)于立等的老張沒(méi)有太大的意義。所以一般異步是配合非阻塞使用的，這樣才能發(fā)揮異步的效用。

常見(jiàn)的 I/O 模型對(duì)比
所有的系統(tǒng) I/O 都分為兩個(gè)階段：等待就緒 和 操作。

舉例來(lái)說(shuō)，讀函數(shù)，分為等待系統(tǒng)可讀和真正的讀；同理，寫(xiě)函數(shù)分為等待網(wǎng)卡可以寫(xiě)和真正的寫(xiě)。

需要說(shuō)明的是等待就緒的阻塞是不使用 CPU 的，是在“空等”；而真正的讀操作的阻塞是使用 CPU 的，真正在“干活”，而且這個(gè)過(guò)程非?？?，屬于 memory copy，帶寬通常在 1GB/s 級(jí)別以上，可以理解為基本不耗時(shí)。

如下幾種常見(jiàn) I/O 模型的對(duì)比：

以socket.read()為例子：

• 傳統(tǒng)的BIO里面socket.read()，如果TCP RecvBuffer里沒(méi)有數(shù)據(jù)，函數(shù)會(huì)一直阻塞，直到收到數(shù)據(jù)，返回讀到的數(shù)據(jù)。

• 對(duì)于NIO，如果TCP RecvBuffer有數(shù)據(jù)，就把數(shù)據(jù)從網(wǎng)卡讀到內(nèi)存，并且返回給用戶(hù)；反之則直接返回0，永遠(yuǎn)不會(huì)阻塞。

• AIO(Async I/O)里面會(huì)更進(jìn)一步：不但等待就緒是非阻塞的，就連數(shù)據(jù)從網(wǎng)卡到內(nèi)存的過(guò)程也是異步的。

換句話(huà)說(shuō)，BIO里用戶(hù)最關(guān)心“我要讀”，NIO里用戶(hù)最關(guān)心"我可以讀了"，在AIO模型里用戶(hù)更需要關(guān)注的是“讀完了”。

NIO一個(gè)重要的特點(diǎn)是：socket主要的讀、寫(xiě)、注冊(cè)和接收函數(shù)，在等待就緒階段都是非阻塞的，真正的I/O操作是同步阻塞的（消耗CPU但性能非常高）。

BIO（Blocking I/O）
同步阻塞 I/O 模式，數(shù)據(jù)的讀取寫(xiě)入必須阻塞在一個(gè)線程內(nèi)等待其完成（一個(gè)客戶(hù)端連接對(duì)于一個(gè)處理線程）。

傳統(tǒng) BIO
BIO通信（一請(qǐng)求一應(yīng)答）模型圖如下(圖源網(wǎng)絡(luò))：

采用 BIO 通信模型 的服務(wù)隊(duì)，通常由一個(gè)獨(dú)立的 Acceptor 線程負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)客戶(hù)端的連接。我們一般通過(guò)在 while(true) 循環(huán)中服務(wù)端會(huì)調(diào)用 accept() 方法等待客戶(hù)端連接的方式監(jiān)聽(tīng)請(qǐng)求，請(qǐng)求一旦接收到一個(gè)連接請(qǐng)求，就可以建立通信套接字在這個(gè)通信套接字上進(jìn)行讀寫(xiě)操作，此時(shí)不能再接收其他客戶(hù)端連接請(qǐng)求，只能等待當(dāng)前連接的客戶(hù)端的操作執(zhí)行完成，不過(guò)可以通過(guò)多線程來(lái)支持多個(gè)客戶(hù)端的連接，如上圖所示。

如果要讓 BIO 通信模型 能夠同時(shí)處理多個(gè)客戶(hù)端的請(qǐng)求，就必須使用多線程（要原因是 socket.accept()、 socket.read()、 socket.write() 涉及的三個(gè)主要函數(shù)都是同步阻塞的），當(dāng)一個(gè)連接在處理 I/O 的時(shí)候，系統(tǒng)是阻塞的，如果是單線程的必然就掛死在哪里。開(kāi)啟多線程，就可以讓CPU去處理更多的事情。也就是說(shuō)它在接收到客戶(hù)端連接請(qǐng)求之后為每個(gè)客戶(hù)端創(chuàng)建一個(gè)新的線程進(jìn)行鏈路處理，處理完成之后，通過(guò)輸出流返回給客戶(hù)端，線程銷(xiāo)毀。這就是典型的 一請(qǐng)求一應(yīng)答通信模型。

其實(shí)這也是所有使用多線程的本質(zhì)：

• 利用多核

• 當(dāng) I/O 阻塞系統(tǒng)，但 CPU 空閑的時(shí)候，可以利用多線程使用 CPU 資源。

我們可以設(shè)想以下如果連接不做任何的事情的話(huà)就會(huì)造成不必要的線程開(kāi)銷(xiāo)，不過(guò)可以通過(guò) 線程池機(jī)制 改善，線程池還可以讓線程的創(chuàng)建和回收成本相對(duì)較低。例如使用FixedTreadPool 可以有效的控制來(lái)線程的最大數(shù)量，保證來(lái)系統(tǒng)有限的資源的控制，實(shí)現(xiàn)了N（客戶(hù)端請(qǐng)求數(shù)量）：M（處理客戶(hù)端請(qǐng)求的線程數(shù)量）的偽異步I/O模型（N可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于M）。

我們?cè)僭O(shè)想以下當(dāng)客戶(hù)端并發(fā)訪問(wèn)量增加后這種模型會(huì)出什么問(wèn)題？ 隨著并發(fā)訪問(wèn)量增加會(huì)導(dǎo)致線程數(shù)急劇膨脹可能會(huì)導(dǎo)致線程堆棧溢出、創(chuàng)建新線程失敗等問(wèn)題，最終導(dǎo)致進(jìn)程宕機(jī)或者僵死，不能對(duì)外提供服務(wù)。

在Java虛擬機(jī)中，線程是寶貴的資源，主要體現(xiàn)在：

1.線程的創(chuàng)建和銷(xiāo)毀成本很高，尤其在 Linux 操作系統(tǒng)中，線程本質(zhì)上就是一個(gè)進(jìn)程，創(chuàng)建和銷(xiāo)毀線程都是重量級(jí)的系統(tǒng)函數(shù)；
2.線程本身占用較大內(nèi)存，像 Java 的線程棧，一般至少分配 512k～1M 的空間，如果系統(tǒng)中的線程數(shù)過(guò)千，恐怕整個(gè) JVM 的內(nèi)存都會(huì)被吃掉一半；
3.線程的切換成本也很高。操作系統(tǒng)發(fā)生線程切換的時(shí)候，需要保留線程的上下文，然后執(zhí)行系統(tǒng)調(diào)用。如果線程數(shù)過(guò)高，可能執(zhí)行線程切換的時(shí)間甚至?xí)笥诰€程執(zhí)行的時(shí)間，這時(shí)候帶來(lái)的表現(xiàn)往 往是系統(tǒng)load偏高，CPU sy 使用率特別高（超過(guò)20%以上），導(dǎo)致系統(tǒng)幾乎陷入不可用的狀態(tài)；
4.容易造成鋸齒狀的系統(tǒng)負(fù)載。因?yàn)橄到y(tǒng)的負(fù)載是用活動(dòng)線程數(shù)和CPU核心數(shù)，一旦線程數(shù)量高但外部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境不是很穩(wěn)定，就很容易造成大量請(qǐng)求的結(jié)果同時(shí)返回，激活大量阻塞線程從而使系統(tǒng)負(fù)載壓力過(guò)大。 Linux系統(tǒng)中CPU中sy過(guò)高> sy的值表示是內(nèi)核的消耗，如果出現(xiàn)sy的值過(guò)高，不要先去考慮是內(nèi)核的問(wèn)題，先查看是不是內(nèi)存不足，是不是磁盤(pán)滿(mǎn)，是不是IO的問(wèn)題，就是說(shuō)先考慮自己進(jìn)程的問(wèn)題，比方是否IO引起的問(wèn)題，是否網(wǎng)絡(luò)引起的問(wèn)題的。排查系統(tǒng)IO或者網(wǎng)絡(luò)等是否已經(jīng)到瓶頸了。
偽異步 I/O
為了解決同步阻塞I/O面臨的一個(gè)鏈路需要一個(gè)線程處理的問(wèn)題，后來(lái)有人對(duì)它的線程模型進(jìn)行了優(yōu)化：后端通過(guò)一個(gè)線程池來(lái)處理多個(gè)客戶(hù)端的請(qǐng)求接入，形成客戶(hù)端個(gè)數(shù)M：線程池最大線程數(shù)N的比例關(guān)系，其中M可以遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于N.通過(guò)線程池可以靈活地調(diào)配線程資源，設(shè)置線程的最大值，防止由于海量并發(fā)接入導(dǎo)致線程耗盡。

偽異步IO模型圖(圖源網(wǎng)絡(luò))

采用線程池和任務(wù)隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)一種叫做偽異步的 I/O 通信框架，它的模型圖如上圖所示。當(dāng)有新的客戶(hù)端接入時(shí)，將客戶(hù)端的 Socket 封裝成一個(gè)Task（該任務(wù)實(shí)現(xiàn)java.lang.Runnable接口）投遞到后端的線程池中進(jìn)行處理，JDK 的線程池維護(hù)一個(gè)消息隊(duì)列和 N 個(gè)活躍線程，對(duì)消息隊(duì)列中的任務(wù)進(jìn)行處理。由于線程池可以設(shè)置消息隊(duì)列的大小和最大線程數(shù)，因此，它的資源占用是可控的，無(wú)論多少個(gè)客戶(hù)端并發(fā)訪問(wèn)，都不會(huì)導(dǎo)致資源的耗盡和宕機(jī)。

偽異步I/O通信框架采用了線程池實(shí)現(xiàn)，因此避免了為每個(gè)請(qǐng)求都創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)立線程造成的線程資源耗盡問(wèn)題。不過(guò)因?yàn)樗牡讓尤匀皇峭阶枞腂IO模型，因此無(wú)法從根本上解決問(wèn)題。

缺點(diǎn)

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2. IO 代碼里 read 操作是阻塞操作，如果連接不做數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作會(huì)導(dǎo)致線程阻塞，浪費(fèi)資源；

3. 如果線程很多，會(huì)導(dǎo)致服務(wù)器線程太多，壓力太大。

應(yīng)用場(chǎng)景
BIO 方式適用于連接數(shù)目比較小且固定的架構(gòu)，這種方式對(duì)服務(wù)器資源要求比較高，但程序簡(jiǎn)單理解。

BIO 代碼示例
服務(wù)端

package com.niuh.bio; import java.io.IOException; import java.net.ServerSocket;import java.net.Socket;public class SocketServer {    public static void main(String[] args) throws IOException {        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(9000);         while (true) {             System.out.println("等待連接。。");             //阻塞方法            final Socket socket = serverSocket.accept();            System.out.println("有客戶(hù)端連接了。。");             // 多線程處理            new Thread(new Runnable() {                @Override                public void run() {                    try {                        handler(socket);                    } catch (IOException e) {                        e.printStackTrace();                    }                }            }).start();            // 單線程處理            //handler(socket);        }    }    private static void handler(Socket socket) throws IOException {        System.out.println("thread id = " + Thread.currentThread().getId());         byte[] bytes = new byte[1024];         System.out.println("準(zhǔn)備read。。");         //接收客戶(hù)端的數(shù)據(jù)，阻塞方法，沒(méi)有數(shù)據(jù)可讀時(shí)就阻塞        int read = socket.getInputStream().read(bytes);         System.out.println("read完畢。。");         if (read != -1) {             System.out.println("接收到客戶(hù)端的數(shù)據(jù)：" + new String(bytes, 0, read));             System.out.println("thread id = " + Thread.currentThread().getId());         }        socket.getOutputStream().write("HelloClient".getBytes());         socket.getOutputStream().flush();     }}

客戶(hù)端

package com.niuh.bio; import java.io.IOException; import java.net.Socket; public class SocketClient {     public static void main(String[] args) throws IOException {         Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 9000);         //向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)         socket.getOutputStream().write("HelloServer".getBytes());         socket.getOutputStream().flush();         System.out.println("向服務(wù)端發(fā)送數(shù)據(jù)結(jié)束");         byte[] bytes = new byte[1024];         //接收服務(wù)端回傳的數(shù)據(jù)         socket.getInputStream().read(bytes);         System.out.println("接收到服務(wù)端的數(shù)據(jù)：" + new String(bytes));         socket.close();     } }

NIO（Non Blocking IO）
同步非阻塞，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式為一個(gè)線程可以處理多個(gè)請(qǐng)求（連接），客戶(hù)端發(fā)送的連接請(qǐng)求都會(huì)注冊(cè)到 多路復(fù)用器 selector 上，多路復(fù)用器輪詢(xún)到連接有 IO 請(qǐng)求就進(jìn)行處理。

它支持面向緩沖的，基于通道的I/O操作方法。NIO提供了與傳統(tǒng)BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相對(duì)應(yīng)的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 兩種不同的套接字通道實(shí)現(xiàn)，兩種通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式。

• 阻塞模式使用就像傳統(tǒng)中的支持一樣，比較簡(jiǎn)單，但是性能和可靠性都不好；

• 非阻塞模式正好與之相反。

對(duì)于低負(fù)載、低并發(fā)的應(yīng)用程序，可以使用同步阻塞I/O來(lái)提升開(kāi)發(fā)速率和更好的維護(hù)性； 對(duì)于高負(fù)載、高并發(fā)的（網(wǎng)絡(luò)）應(yīng)用，應(yīng)使用 NIO 的非阻塞模式來(lái)開(kāi)發(fā)。

NIO核心組件
NIO 有三大核心組件：

• Channel（通道）

• Buffer（緩沖區(qū)）

• Selector（選擇器）

整個(gè)NIO體系包含的類(lèi)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不止這三個(gè)，只能說(shuō)這三個(gè)是NIO體系的“核心API”。

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2. channel 類(lèi)似于流，每個(gè) channel 對(duì)應(yīng)一個(gè) buffer 緩沖區(qū)，buffer 底層就是個(gè)數(shù)組；

3. channel 會(huì)注冊(cè)到 selector 上，由 selector 根據(jù) channel 讀寫(xiě)事件的發(fā)生將其交由某個(gè)空閑的線程處理；

4. selector 可以對(duì)應(yīng)一個(gè)或多個(gè)線程

5. NIO 的 Buffer 和 channel 既可以讀也可以寫(xiě)

NIO的特性
我們從一個(gè)問(wèn)題來(lái)總結(jié)：NIO 與 IO 的區(qū)別？

如果是在面試中來(lái)回答這個(gè)問(wèn)題，我覺(jué)得首先肯定要從 NIO 流是非阻塞 IO，而 IO 流是阻塞 IO說(shuō)起。然后可以從 NIO 的3個(gè)核心組件/特性為 NIO 帶來(lái)的一些改進(jìn)來(lái)分析。

IO流是阻塞的，NIO流不是阻塞的
Java NIO 使我們可以進(jìn)行非阻塞 IO 操作。比如說(shuō)，單線程中從通道讀取數(shù)據(jù)到 buffer，同時(shí)可以繼續(xù)做別的事情，當(dāng)數(shù)據(jù)讀取到 buffer 中后，線程再繼續(xù)處理數(shù)據(jù)。寫(xiě)數(shù)據(jù)也是一樣的。另外，非阻塞寫(xiě)也是日常，一個(gè)線程請(qǐng)求寫(xiě)入一些數(shù)據(jù)到某通道，但不需要等待它完全寫(xiě)入，這個(gè)線程同時(shí)可以去做別的事情。

Java IO 的各種流是阻塞的，這意味著，當(dāng)一個(gè)線程調(diào)用 read() 或 write() 時(shí)，該線程被阻塞，直到有一些數(shù)據(jù)被讀取或數(shù)據(jù)完全寫(xiě)入。該線程在此期間不能再干任何事情了。

IO 面向流（Stream oriented），NIO 面向緩沖區(qū)（Buffer oriented）
Buffer（緩沖區(qū)）

Buffer 是一個(gè)對(duì)象，它包含一些要寫(xiě)入或者要讀出的數(shù)據(jù)。在 NIO 類(lèi)庫(kù)中加入 Buffer對(duì)象，體現(xiàn)了新庫(kù)與原庫(kù) I/O的一個(gè)重要區(qū)別：

• 在面向流的 I/O 中，可以直接將數(shù)據(jù)寫(xiě)入或者將數(shù)據(jù)直接讀到 Stream 對(duì)象中。雖然 Stream 中也有 Buffer 開(kāi)通的擴(kuò)展類(lèi)，但只是流的包裝類(lèi)，還從流讀到緩沖區(qū)。

• NIO 是直接讀到 Buffer 中進(jìn)行操作。在 NIO 庫(kù)中，所有的數(shù)據(jù)都是用緩沖區(qū)處理的。在讀取數(shù)據(jù)時(shí)，它是直接讀到緩沖區(qū)中的；在寫(xiě)入數(shù)據(jù)時(shí)，寫(xiě)入到緩存中。任何時(shí)候訪問(wèn) NIO 中的數(shù)據(jù)，都是通過(guò)緩沖區(qū)進(jìn)行操作。

最常用的緩沖區(qū)是 ByteBuffer，ByteBuffer 提供流一組功能用于操作 byte 數(shù)組。除了 ByteBuffer 還有其他的一些緩沖區(qū)，事實(shí)上，每一種 Java 基本類(lèi)型（除了 Boolean 類(lèi)型）都對(duì)應(yīng)有一種緩沖區(qū)。

NIO 通過(guò) Channel（通道）進(jìn)行讀寫(xiě)
Channel（通道）

通道是雙向的，可讀也可以寫(xiě)，而流的讀寫(xiě)是單向的。無(wú)論讀寫(xiě)，通道只能和 Buffer 交互。因?yàn)?Buffer，通道可以異步地讀寫(xiě)。

NIO 有選擇器，而 IO 沒(méi)有
Selectors（選擇器）

選擇器用于使用單線程處理多個(gè)通道。因此，它需要較少的線程來(lái)處理這些通道。線程之間的切換對(duì)于操作系統(tǒng)來(lái)說(shuō)是昂貴的。因此，為了提供系統(tǒng)效率選擇器是有用的。

NIO 讀數(shù)據(jù)和寫(xiě)數(shù)據(jù)
通常來(lái)說(shuō) NIO 中的所有 IO 都是從 Channel（通道）開(kāi)始的。

• 從通道進(jìn)行數(shù)據(jù)讀?。簞?chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，然后請(qǐng)求通道讀取數(shù)據(jù)；

• 從通道進(jìn)行數(shù)據(jù)寫(xiě)入：創(chuàng)建一個(gè)緩沖區(qū)，填充數(shù)據(jù)，并要求通道寫(xiě)入數(shù)據(jù)。

數(shù)據(jù)讀取和寫(xiě)入操作如下：

應(yīng)用場(chǎng)景
NIO 方式適用于連接數(shù)目多且連接比較短（輕操作）的架構(gòu)，比如聊天服務(wù)器、彈幕系統(tǒng)、服務(wù)器間通訊、編程比較復(fù)雜。

NIO 代碼示例
服務(wù)端

package com.niuh.nio; import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress;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;public class NIOServer {    //public static ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);     public static void main(String[] args) throws IOException {        // 創(chuàng)建一個(gè)在本地端口進(jìn)行監(jiān)聽(tīng)的服務(wù)Socket通道.并設(shè)置為非阻塞方式        ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();         //必須配置為非阻塞才能往selector上注冊(cè)，否則會(huì)報(bào)錯(cuò)，selector模式本身就是非阻塞模式        ssc.configureBlocking(false);         ssc.socket().bind(new InetSocketAddress(9000));         // 創(chuàng)建一個(gè)選擇器selector        Selector selector = Selector.open();         // 把ServerSocketChannel注冊(cè)到selector上，并且selector對(duì)客戶(hù)端accept連接操作感興趣        ssc.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);        while (true) {             System.out.println("等待事件發(fā)生。。");             // 輪詢(xún)監(jiān)聽(tīng)channel里的key，select是阻塞的，accept()也是阻塞的             int select = selector.select();             System.out.println("有事件發(fā)生了。。");             // 有客戶(hù)端請(qǐng)求，被輪詢(xún)監(jiān)聽(tīng)到            Iterator it = selector.selectedKeys().iterator();            while (it.hasNext()) {                 SelectionKey key = it.next();                 //刪除本次已處理的key，防止下次select重復(fù)處理                 it.remove();                 handle(key);            }        }    }    private static void handle(SelectionKey key) throws IOException {        if (key.isAcceptable()) {             System.out.println("有客戶(hù)端連接事件發(fā)生了。。");             ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();            //NIO非阻塞體現(xiàn)：此處accept方法是阻塞的，但是這里因?yàn)槭前l(fā)生了連接事件，所以這個(gè)方法會(huì)馬上執(zhí)行完，不會(huì)阻塞            //處理完連接請(qǐng)求不會(huì)繼續(xù)等待客戶(hù)端的數(shù)據(jù)發(fā)送            SocketChannel sc = ssc.accept();            sc.configureBlocking(false);             //通過(guò)Selector監(jiān)聽(tīng)Channel時(shí)對(duì)讀事件感興趣            sc.register(key.selector(), SelectionKey.OP_READ);        } else if (key.isReadable()) {             System.out.println("有客戶(hù)端數(shù)據(jù)可讀事件發(fā)生了。。");             SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);             //NIO非阻塞體現(xiàn):首先read方法不會(huì)阻塞，其次這種事件響應(yīng)模型，當(dāng)調(diào)用到read方法時(shí)肯定是發(fā)生了客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)的事件             int len = sc.read(buffer);             if (len != -1) {                 System.out.println("讀取到客戶(hù)端發(fā)送的數(shù)據(jù)：" + new String(buffer.array(), 0, len));             }            ByteBuffer bufferToWrite = ByteBuffer.wrap("HelloClient".getBytes());             sc.write(bufferToWrite);             key.interestOps(SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE);        } else if (key.isWritable()) {             SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();            System.out.println("write事件");             // NIO事件觸發(fā)是水平觸發(fā)            // 使用Java的NIO編程的時(shí)候，在沒(méi)有數(shù)據(jù)可以往外寫(xiě)的時(shí)候要取消寫(xiě)事件，            // 在有數(shù)據(jù)往外寫(xiě)的時(shí)候再注冊(cè)寫(xiě)事件            key.interestOps(SelectionKey.OP_READ);            //sc.close();         }    }}

NIO服務(wù)端程序詳細(xì)分析：

• 創(chuàng)建一個(gè) ServerSocketChannel 和 Selector ，并將 ServerSocketChannel 注冊(cè)到 Selector 上；

• Selector 通過(guò) select() 方法監(jiān)聽(tīng) channel 事件，當(dāng)客戶(hù)端連接時(shí)，selector 監(jiān)聽(tīng)到連接事件，獲取到 ServerSocketChannel 注冊(cè)時(shí)綁定的 selectionKey；

• selectionKey 通過(guò) channel() 方法可以獲取綁定的 ServerSocketChannel；

• ServerSocketChannel 通過(guò) accept() 方法得到 SocketChannel;

• 將 SocketChannel 注冊(cè)到 Selector 上，關(guān)心 read 事件；

• 注冊(cè)后返回一個(gè) SelectionKey，會(huì)和該 SocketChannel 關(guān)聯(lián)；

• Selector 繼續(xù)通過(guò) select() 方法監(jiān)聽(tīng)事件，當(dāng)客戶(hù)端發(fā)送數(shù)據(jù)給服務(wù)端，Selector 監(jiān)聽(tīng)到 read 事件，獲取到 SocketChannel 注冊(cè)時(shí)綁定的 SelectionKey;

• SelectionKey 通過(guò) channel() 方法可以獲取綁定的 socketChannel;

• 將 socketChannel 里的數(shù)據(jù)讀取出來(lái)；

• 用 socketChannel 將服務(wù)端數(shù)據(jù)寫(xiě)回客戶(hù)端。

客戶(hù)端

package com.niuh.nio; import java.io.IOException;import java.net.InetSocketAddress;import java.nio.ByteBuffer;import java.nio.channels.SelectionKey;import java.nio.channels.Selector;import java.nio.channels.SocketChannel;import java.util.Iterator;public class NioClient {     //通道管理器     private Selector selector;     /**     * 啟動(dòng)客戶(hù)端測(cè)試     *     * @throws IOException     */     public static void main(String[] args) throws IOException {         NioClient client = new NioClient();         client.initClient("127.0.0.1", 9000);         client.connect();     }     /**      * 獲得一個(gè)Socket通道，并對(duì)該通道做一些初始化的工作     *     * @param ip   連接的服務(wù)器的ip     * @param port 連接的服務(wù)器的端口號(hào)     * @throws IOException     */     public void initClient(String ip, int port) throws IOException {         // 獲得一個(gè)Socket通道         SocketChannel channel = SocketChannel.open();         // 設(shè)置通道為非阻塞         channel.configureBlocking(false);         // 獲得一個(gè)通道管理器         this.selector = Selector.open();         // 客戶(hù)端連接服務(wù)器,其實(shí)方法執(zhí)行并沒(méi)有實(shí)現(xiàn)連接，需要在listen（）方法中調(diào)         //用channel.finishConnect() 才能完成連接         channel.connect(new InetSocketAddress(ip, port));         //將通道管理器和該通道綁定，并為該通道注冊(cè)SelectionKey.OP_CONNECT事件。         channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT);     }     /**      * 采用輪詢(xún)的方式監(jiān)聽(tīng)selector上是否有需要處理的事件，如果有，則進(jìn)行處理     *     * @throws IOException     */     public void connect() throws IOException {         // 輪詢(xún)?cè)L問(wèn)selector         while (true) {             selector.select();             // 獲得selector中選中的項(xiàng)的迭代器             Iterator it = this.selector.selectedKeys().iterator();             while (it.hasNext()) {                 SelectionKey key = (SelectionKey) it.next();                 // 刪除已選的key,以防重復(fù)處理                 it.remove();                 // 連接事件發(fā)生                 if (key.isConnectable()) {                     SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();                     // 如果正在連接，則完成連接                     if (channel.isConnectionPending()) {                         channel.finishConnect();                     }                     // 設(shè)置成非阻塞                     channel.configureBlocking(false);                     //在這里可以給服務(wù)端發(fā)送信息哦                     ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("HelloServer".getBytes());                     channel.write(buffer);                     //在和服務(wù)端連接成功之后，為了可以接收到服務(wù)端的信息，需要給通道設(shè)置讀的權(quán)限。                     channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);                                            // 獲得了可讀的事件                 } else if (key.isReadable()) {                     read(key);                 }             }         }     }     /**      * 處理讀取服務(wù)端發(fā)來(lái)的信息 的事件     *     * @param key     * @throws IOException     */     public void read(SelectionKey key) throws IOException {         //和服務(wù)端的read方法一樣         // 服務(wù)器可讀取消息:得到事件發(fā)生的Socket通道         SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();         // 創(chuàng)建讀取的緩沖區(qū)         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);         int len = channel.read(buffer);         if (len != -1) {             System.out.println("客戶(hù)端收到信息：" + new String(buffer.array(), 0, len));         }     } }

總結(jié)
NIO 模型的 selector 就像一個(gè)大總管，負(fù)責(zé)監(jiān)聽(tīng)各種 I/O 事件，然后轉(zhuǎn)交給后端線程去處理。

NIO 相對(duì)于 BIO 非阻塞的體現(xiàn)就在：BIO 的后端線程需要阻塞等待客戶(hù)端寫(xiě)數(shù)據(jù)（比如 read 方法），如果客戶(hù)端不寫(xiě)數(shù)據(jù)線程就要阻塞。

NIO 把等到客戶(hù)端操作的時(shí)候交給了大總管 selector ，selector 負(fù)責(zé)輪詢(xún)所有已注冊(cè)的客戶(hù)端，發(fā)現(xiàn)有事件發(fā)生了才轉(zhuǎn)交給后端線程處理，后端線程不需要做任何阻塞等待，直接處理客戶(hù)端事件的數(shù)據(jù)即可，處理完馬上結(jié)束，或返回線程池供其他客戶(hù)端事件繼續(xù)使用。還有就是 channel 的讀寫(xiě)是非阻塞的。

redis 就是典型的 NIO 線程模型，selector 收集所有的事件并且轉(zhuǎn)給后端線程，線程連續(xù)執(zhí)行所有事件命令并將結(jié)果寫(xiě)回客戶(hù)端。

AIO（Asynchronous I/O）
異步非阻塞， 由操作系統(tǒng)完成后回調(diào)通知服務(wù)端程序啟動(dòng)線程去處理， 一般適用于連接數(shù)較多且連接時(shí)間較長(zhǎng)的應(yīng)用。

AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改進(jìn)版 NIO 2,它是異步非阻塞的IO模型。異步 IO 是基于事件和回調(diào)機(jī)制實(shí)現(xiàn)的，也就是應(yīng)用操作之后會(huì)直接返回，不會(huì)堵塞在那里，當(dāng)后臺(tái)處理完成，操作系統(tǒng)會(huì)通知相應(yīng)的線程進(jìn)行后續(xù)的操作。

AIO 是異步IO的縮寫(xiě)，雖然 NIO 在網(wǎng)絡(luò)操作中，提供了非阻塞的方法，但是 NIO 的 IO 行為還是同步的。對(duì)于 NIO 來(lái)說(shuō)，我們的業(yè)務(wù)線程是在 IO 操作準(zhǔn)備好時(shí)，得到通知，接著就由這個(gè)線程自行進(jìn)行 IO 操作，IO操作本身是同步的。（除了 AIO 其他的 IO 類(lèi)型都是同步的）

應(yīng)用場(chǎng)景
AIO 方式適用于連接數(shù)目多且連接比較長(zhǎng)（重操作）的架構(gòu)。

AIO 代碼示例
服務(wù)端

package com.niuh.aio; import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.AsynchronousServerSocketChannel; import java.nio.channels.AsynchronousSocketChannel; import java.nio.channels.CompletionHandler; public class AIOServer {     public static void main(String[] args) throws Exception {         final AsynchronousServerSocketChannel serverChannel =                 AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(new InetSocketAddress(9000));         serverChannel.accept(null, new CompletionHandler() {             @Override             public void completed(final AsynchronousSocketChannel socketChannel, Object attachment) {                 try {                     // 再此接收客戶(hù)端連接，如果不寫(xiě)這行代碼后面的客戶(hù)端連接連不上服務(wù)端                     serverChannel.accept(attachment, this);                     System.out.println(socketChannel.getRemoteAddress());                     ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);                     socketChannel.read(buffer, buffer, new CompletionHandler() {                         @Override                         public void completed(Integer result, ByteBuffer buffer) {                             buffer.flip();                             System.out.println(new String(buffer.array(), 0, result));                             socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("HelloClient".getBytes()));                         }                         @Override                         public void failed(Throwable exc, ByteBuffer buffer) {                             exc.printStackTrace();                         }                     });                 } catch (IOException e) {                     e.printStackTrace();                 }             }             @Override             public void failed(Throwable exc, Object attachment) {                 exc.printStackTrace();             }         });         Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);     } }

客戶(hù)端

package com.niuh.aio; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.AsynchronousSocketChannel; public class AIOClient {     public static void main(String... args) throws Exception {         AsynchronousSocketChannel socketChannel = AsynchronousSocketChannel.open();        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 9000)).get();         socketChannel.write(ByteBuffer.wrap("HelloServer".getBytes()));         ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(512);         Integer len = socketChannel.read(buffer).get();        if (len != -1) {             System.out.println("客戶(hù)端收到信息：" + new String(buffer.array(), 0, len));         }    }}

BIO、NIO、AIO對(duì)比

感謝各位的閱讀，以上就是“Netty學(xué)習(xí)基本知識(shí)之什么是BIO 、NIO 、AIO”的內(nèi)容了，經(jīng)過(guò)本文的學(xué)習(xí)后，相信大家對(duì)Netty學(xué)習(xí)基本知識(shí)之什么是BIO 、NIO 、AIO這一問(wèn)題有了更深刻的體會(huì)，具體使用情況還需要大家實(shí)踐驗(yàn)證。這里是創(chuàng)新互聯(lián)，小編將為大家推送更多相關(guān)知識(shí)點(diǎn)的文章，歡迎關(guān)注！