深入了解Netty【一】BIO、NIO、AIO简单介绍
引言
在Java中提供了三种IO模型：BIO、NIO、AIO，模型的选择决定了程序通信的性能。
1.1、使用场景
- BIO
BIO适用于连接数比较小的应用，这种IO模型对服务器资源要求比较高。
- NIO
BIO适用于连接数目多、连接时间短的应用，比如聊天、弹幕、服务器间通讯等应用。
- AIO
AIO适用于连接数目多、连接时间长的应用，比如相册服务器。
1.2、BIO
同步并阻塞模型，服务器会为每一个连接建立一个线程，如果连接过多，且线程不做任何事情，会极大的浪费资源，示意图如下：
1.2.1、机制
流程：
- 服务器端启动ServerSocket。
- 客户端启动Socket对服务器进行通信，服务器会为每个客户端建立一个线程与之通信。
- 客户端发送请求，先咨询服务器是都有线程响应，如果没有则会等待，或者被拒绝。
- 如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行。
1.2.2、问题
- 服务端对于每个请求都要建立独立的线程。
- 并发数大时，要创建大量的线程，系统资源占用大。
- 连接建立之后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞再Read上，造成线程资源浪费。
1.3、NIO
同步非阻塞模型，服务器端用一个线程处理多个连接，客户端发送的连接请求会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有IO请求就进行处理：
NIO的非阻塞模式，使得一个线程从某通道发送请求或者读取数据时，如果目前没有可用的数据，不会使线程阻塞，在数据可读之前，该线程可以做其他的事情。
NIO有三大核心部分：
- Channel(通道)
- Buffer(缓冲区)
- Selector(选择器)
由图可知：
- 每个Channel对应一个Buffer。
- Selector对应一个线程，一个线程对应多个Channel。
- Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换。
- Buffer是内存块，底层是数据。
1.3.1、缓冲区（Buffer）
本质是可以读写数据的内存块，Channel读取或者写入的数据必须通过Buffer:
java.nio.Buffer抽象类的属性：
// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity private int mark = -1; private int position = 0; private int limit; private int capacity;
1.3.2、通道（Channel）
通道是双向的，可以读操作、也可以写操作。
java.nio.channels.Channel接口的常用实现类：
FileChannel用于文件的数据读写，DatagramChannel用于UDP的数据读写，ServerSocketChannel和SocketChannel用于TCP的数据读写。
1.3.3、选择器（Selector）
Selector选择器使用一个线程来维护。多个Channel会以事件的方式注册到同一个Selector,当有事件发生时，Selector会获取事件，然后针对每个事件进行响应的处理。这样就不必为每个连接创建一个线程，不用维护多线程，也不会有多线程之间的上下文切换导致的系统的开销。
Selector示意图：
1.4、AIO
异步非阻塞模型，AIO引入异步通道的概念，使用了Proactor,只有有效的请求才启动线程，特点是先由操作系统完成后，才通知服务器端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。
1.5、BIO NIO AIO 对比
正文到此结束
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