java高并发基础必备之nio

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1、详解Java中的BIO、AIO、NIO

1.1、引言

IOjava高并发基础必备之nio流是Java中比较难理解的一个知识点，但是IO流在实际的开发场景中经常会使用到，比如Dubbo底层就是NIO进行通讯。本文将介绍Java发展过程中出现的三种IO：BIO、NIO以及AIO，重点介绍NIO。

1.2、什么是BIO

BIO即同步阻塞IO，实现模型为一个连接就需要一个线程去处理。这种方式简单来说就是当有客户端来请求服务器时，服务器就会开启一个线程去处理这个请求，即使这个请求不干任何事情，这个线程都一直处于阻塞状态。

BIO模型有很多缺点，最大的缺点就是资源的浪费。想象一下如果使用BIO模型，当有一个人上线时就需要一个线程，即使这个人不聊天，这个线程也一直被占用，那再多的服务器资源都不管用。

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演示
快捷键win+R打开cmd窗口,根据上面代码拼写6666端口
输入 telnet 127.0.0.1 6666
进入黑窗口

输入ctrl+]
向服务端发送文本
send hello world

服务端接收的

当有
多个cmd窗口时，则创建多一个线程与之对应
退出时，cmd输入
quit
服务端显示

2、什么是NIO

BIO是阻塞的，如果没有多线程，BIO就需要一直占用CPU，而NIO则是非阻塞IO，NIO在获取连接或者请求时，即使没有取得连接和数据，也不会阻塞程序。NIO的服务器实现模式为一个线程可以处理多个请求（连接）。
NIO有几个知识点需要掌握，Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（多路复用选择器）。
Channel既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。NIO中常用的Channel有FileChannel
、SocketChannel、ServerSocketChannel、DatagramChannel。

Buffer缓冲区用来发送和接受数据。

Selector 一般称为选择器或者多路复用器。它是Java NIO核心组件中的一个，用于检查一个或多个NIO Channel（通道）的状态是否处于可读、可写。在javaNIO中使用Selector往往是将Channel注册到Selector中。

下面我通过代码的方式模拟javaNIO的运行流程。

2.1、NIO代码实践

首先贴上NIO的实践代码：NIO服务端详细的执行过程是这样的：创建一个ServerSocketChannel和Selector，然后将ServerSocketChannel注册到Selector上
Selector通过select方法去轮询监听channel事件，如果有客户端要连接时，监听到连接事件。
通过channel方法将socketchannel绑定到ServerSocketChannel上，绑定通过SelectorKey实现。
socketchannel注册到Selector上，关心读事件。
Selector通过select方法去轮询监听channel事件，当监听到有读事件时，ServerSocketChannel通过绑定的SelectorKey定位到具体的channel，读取里面的数据。

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客户端代码：NIO客户端代码的实现比BIO复杂很多，主要的区别在于，NIO的客户端也需要去轮询自己和服务端的连接情况。

客户端发送数据后，获取到了来自服务端的回复。

2.2、NIO总结

NIO通过一个Selector，负责监听各种IO事件的发生，然后交给后端的线程去处理。NIO相比与BIO而言，非阻塞体现在轮询处理上。BIO后端线程需要阻塞等待客户端写数据，如果客户端不写数据就一直处于阻塞状态。而NIO通过Selector进行轮询已注册的客户端，当有事件发生时才会交给后端去处理，后端线程不需要等待。

3、什么是AIO

AIO是在JDK1.7中推出的新的IO方式–异步非阻塞IO，也被称为NIO2.0，AIO在进行读写操作时，直接调用API的read和write方法即可，这两种均是异步的方法，且完成后会主动调用回调函数。简单来讲，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。

Java提供了四个异步通道：AsynchronousSocketChannel、AsynchronousServerSocketChannel、AsynchronousFileChannel、AsynchronousDatagramChannel。

3.1、AIO代码实践

服务器端代码：AIO的创建方式和NIO类似，先创建通道，再绑定，再监听。只不过AIO中使用了异步的通道。

客户端代码基本上没有太多差别，主要还是实现数据的发送功能

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