一、IO介紹
1.1 認(rèn)識(shí)IO
IO 全稱 Input / Output ，輸入輸出。
傳統(tǒng)的IO操作大致可以分為4種類型：
- InputStream、OutputStream 基于字節(jié)操作的IO
- Writer、Reader基于字符操作的IO
- File基于磁盤操作的IO
- Socket 基于網(wǎng)絡(luò)操作的IO
1.2 關(guān)于IO的操作
見文章 詳解字節(jié)流和字符流
二、關(guān)于同步和異步、阻塞和非阻塞
2.1 同步和異步、阻塞和非阻塞 概念
同步：就是發(fā)出一個(gè)調(diào)用時(shí)，沒有得到返回結(jié)果時(shí)，調(diào)用不會(huì)返回。一旦得到返回，調(diào)用就獲得返回結(jié)果了。
異步：發(fā)出調(diào)用之后，調(diào)用者不會(huì)立刻得到結(jié)果。而是通知被調(diào)用者去處理，被調(diào)用者會(huì)通過一定的方式來返回一個(gè)通知。
阻塞：指調(diào)用時(shí)，調(diào)用結(jié)果返回之前，當(dāng)前線程會(huì)被掛起，直到得到返回結(jié)果。
非阻塞：指調(diào)用時(shí)，即使沒有立刻得到結(jié)果，該線程也會(huì)返回，而不是被掛起。
2.2 同步和異步、阻塞和非阻塞的組合
三、BIO、NIO、AIO
3.1 BIO、NIO、AIO 簡(jiǎn)介
3.1.1 BIO
BIO：同步阻塞，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式是一個(gè)連接一個(gè)線程。即客戶端連接請(qǐng)求時(shí)，服務(wù)器就需要啟動(dòng)一個(gè)線程。當(dāng)此連接阻塞時(shí)，會(huì)造成不必要的線程開銷。JDK1.4之前唯一選擇，在java.io包。
優(yōu)點(diǎn)：可靠的調(diào)用順序，代碼簡(jiǎn)單、直觀。
缺點(diǎn)：I/O效率低，擴(kuò)展性差，容易成為應(yīng)用的性能瓶頸。
適用場(chǎng)景：適用于連接數(shù)目小且固定的架構(gòu)，此方式對(duì)服務(wù)器資源要求高。
3.1.2 NIO
NIO：同步非阻塞，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式是一個(gè)連接一個(gè)線程。即客戶端發(fā)送的連接請(qǐng)求都會(huì)注冊(cè)到多路復(fù)用器上，多路復(fù)用器輪詢到連接有I/O請(qǐng)求時(shí)才會(huì)啟動(dòng)一個(gè)線程處理。該方式提供了一些新抽象Channel、Selector、Buffer。JDK1.4之后開始支持。
優(yōu)點(diǎn)：效率和性能都有所提升。
缺點(diǎn)：并發(fā)局限于應(yīng)用中，編程比較復(fù)雜。
適用：適用于連接數(shù)目多且連接短（輕操作）的架構(gòu)。如聊天服務(wù)器。
3.1.3 AIO
AIO：異步非阻塞，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式是一個(gè)有效連接一個(gè)線程。即客戶端的I/O請(qǐng)求都是由OS先完成了再通知服務(wù)器應(yīng)用去啟動(dòng)線程處理。JDK1.7開始支持。
優(yōu)點(diǎn)：充分調(diào)用OS參與并發(fā)操作
缺點(diǎn)：編程復(fù)雜。
適用場(chǎng)景：連接數(shù)數(shù)目多且連接比較長(zhǎng)（重操作）的架構(gòu)。如相冊(cè)服務(wù)器。
3.2 補(bǔ)充NIO知識(shí)
補(bǔ)充NIO的三個(gè)核心概念，Buffer（緩沖區(qū)），Channel（通道），Selector（選擇器）
3.2.1 Buffer（緩沖區(qū)）
Buffer是一個(gè)對(duì)象，包含一些要寫入或讀出的數(shù)據(jù)。
在NIO中，所有的數(shù)據(jù)都是用緩沖區(qū)處理的。
緩沖區(qū)實(shí)質(zhì)就是一個(gè)數(shù)組，通常是一個(gè)字節(jié)數(shù)組（ByteBuffer），還有其他數(shù)據(jù)類型的數(shù)組。大那是一個(gè)緩沖區(qū)不僅僅是一個(gè)數(shù)組，緩沖區(qū)提供了對(duì)數(shù)結(jié)構(gòu)化訪問以及維護(hù)讀寫位置等信息。
緩沖區(qū)類型如下：
- ByteBuffer：字節(jié)緩沖區(qū)
- CharBuffer:字符緩沖區(qū)
- ShortBuffer：短整型緩沖區(qū)
- IntBuffer：整型緩沖區(qū)
- LongBuffer:長(zhǎng)整型緩沖區(qū)
- FloatBuffer：浮點(diǎn)型緩沖區(qū)
- DoubleBuffer：雙精度浮點(diǎn)型緩沖區(qū)
3.2.2 通道（Channel）
Channel 是一個(gè)通道，可以通過它讀取和寫入數(shù)據(jù)。
通道和流不同之處在于通道是雙向的，流只在一個(gè)方向移動(dòng)，而且通道可以用于讀、寫或同時(shí)用于讀寫。通道時(shí)全雙工的。
Channel有四種實(shí)現(xiàn)：
- FileChannel:是從文件中讀取數(shù)據(jù)。
- DatagramChannel:從UDP網(wǎng)絡(luò)中讀取或者寫入數(shù)據(jù)。
- SocketChannel:從TCP網(wǎng)絡(luò)中讀取或者寫入數(shù)據(jù)。
- ServerSocketChannel:允許你監(jiān)聽來自TCP的連接，就像服務(wù)器一樣。每一個(gè)連接都會(huì)有一個(gè)SocketChannel產(chǎn)生。
3.2.3 多路復(fù)用器Selector
Selector選擇器可以監(jiān)聽多個(gè)Channel通道，實(shí)現(xiàn)一個(gè)線程管理多個(gè)Channel，節(jié)省線程切換上下文的資源消耗，
Selector 只能管理非阻塞的通道，F(xiàn)ileChannel是阻塞的，無法管理。
關(guān)鍵對(duì)象
Selector：選擇器對(duì)象，通道注冊(cè)、通道監(jiān)聽對(duì)象和Selector相關(guān)。
SelectorKey：通道監(jiān)聽關(guān)鍵字，通過它來監(jiān)聽通道狀態(tài)。
監(jiān)聽注冊(cè)
監(jiān)聽注冊(cè)在Selector
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
監(jiān)聽的事件
OP_ACCEPT: 接收就緒，serviceSocketChannel使用的
OP_READ: 讀取就緒，socketChannel使用
OP_WRITE: 寫入就緒，socketChannel使用
OP_CONNECT: 連接就緒，socketChannel使用
Netty 是最流行的一種NIO開源框架，此外還有Dubbo，Zookeeper，Jetty，Mina都是基于NIO實(shí)現(xiàn)的。
