發(fā)展歷程
Java1.0開始提供的IO都同步阻塞IO，即BIO。
Java1.4開始提供了同步非阻塞IO，即NIO。
Java1.7開始出現(xiàn)的NIO2.0版本，真正提供了異步非阻塞IO，即AIO。
引申：什么是“同步/異步”？什么是“阻塞/非阻塞”？
一個IO操作其實(shí)分成了兩個步驟：發(fā)起IO請求和實(shí)際的IO操作。
同步IO和異步IO的區(qū)別就在于第二個步驟是否阻塞，如果實(shí)際的IO讀寫阻塞請求進(jìn)程，那么就是同步IO。
阻塞IO和非阻塞IO的區(qū)別在于第一步，發(fā)起IO請求是否會被阻塞，如果阻塞直到完成那么就是傳統(tǒng)的阻塞IO，如果不阻塞，那么就是非阻塞IO。很明顯，通常來說，非阻塞IO比阻塞IO效率高，異步IO比同步IO效率高
BIO
Blocking IO - (同步)阻塞IO
根據(jù)Linux IO模型可知，BIO的IO都是阻塞的。
在此種方式下，用戶進(jìn)程在發(fā)起一個IO操作以后，必須等待IO操作的完成，只有當(dāng)真正完成了IO操作以后，用戶進(jìn)程才能運(yùn)行。JAVA傳統(tǒng)的IO模型屬于此種方式。
BIO的讀寫操作都是阻塞的，即調(diào)用到read()方法時，如果沒有數(shù)據(jù)，會一直阻塞等待。BIO對應(yīng)的形象比喻：打電話時，如果對方不說話，本方會一直等待。很顯然，這個效率是很低的。
BIO網(wǎng)絡(luò)編程示例
網(wǎng)絡(luò)編程大部分都是基于C/S模式的。
TCP
TCP Server端使用ServerSocket類，負(fù)責(zé)綁定IP，啟動監(jiān)聽端口。
TCP Client端使用Socket類，負(fù)責(zé)連接Server
UDP
Java通過DatagramPacket類和DatagramSocket類來使用UDP套接字，客戶端和服務(wù)器端都通過DatagramSocket的send（）方法和receive（）方法來發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，用DatagramPacket來包裝需要發(fā)送或者接收到的數(shù)據(jù)。
發(fā)送信息時，Java創(chuàng)建一個包含待發(fā)送信息的DatagramPacket實(shí)例，并將其作為參數(shù)傳遞給DatagramSocket實(shí)例的send（）方法；接收信息時，Java程序首先創(chuàng)建一個DatagramPacket實(shí)例，該實(shí)例預(yù)先分配了一些空間，并將接收到的信息存放在該空間中，然后把該實(shí)例作為參數(shù)傳遞給DatagramSocket實(shí)例的receive（）方法
注意：如果該實(shí)例用來包裝待接收的數(shù)據(jù)，則不指定數(shù)據(jù)來源的遠(yuǎn)程主機(jī)和端口，只需指定一個緩存數(shù)據(jù)的byte數(shù)組即可（在調(diào)用receive（）方法接收到數(shù)據(jù)后，源地址和端口等信息會自動包含在DatagramPacket實(shí)例中），而如果該實(shí)例用來包裝待發(fā)送的數(shù)據(jù)，則要指定要發(fā)送到的目的主機(jī)和端口。
public class ServerSocket implements java.io.Closeable {
public Socket accept() throws IOException;
public void bind(SocketAddress endpoint) throws IOException;
public void close() throws IOException;
}
Client端依賴Socket類，負(fù)責(zé)連接Server
public class Socket implements java.io.Closeable{
public void bind(SocketAddress bindpoint) throws IOException;
public void connect(SocketAddress endpoint) throws IOException;
public synchronized void close() throws IOException;
}
public class DatagramSocket implements java.io.Closeable {
public synchronized void bind(SocketAddress addr) throws SocketException;
public void connect(InetAddress address, int port);
public void send(DatagramPacket p) throws IOException;
public synchronized void receive(DatagramPacket p) throws IOException;
}
TCP
Server端
單線程模型
//服務(wù)端的端口號
int port = 8080;
//創(chuàng)建服務(wù)端Socket
ServerSocket server = new ServerSocket(port);
//與客戶端建立連接的Socket
Socket socket = null;
while(true){
//等待客戶端接入
socket = server.accept();
//創(chuàng)建InputStream，讀入數(shù)據(jù)
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
//創(chuàng)建OutputStream，寫出數(shù)據(jù)
PrintWriter out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream());
//從網(wǎng)絡(luò)中讀取數(shù)據(jù)
String body = in.readLine();
//將數(shù)據(jù)寫入到網(wǎng)絡(luò)
out.println(body);
}
多線程模型
//服務(wù)端的端口號
int port = 8080;
//創(chuàng)建服務(wù)端Socket
ServerSocket server = new ServerSocket(port);
//與客戶端建立連接的Socket
Socket socket = null;
while(true){
//等待客戶端接入
socket = server.accept();
//某個客服端接入后，啟動新的線程，在新線程中與客戶端進(jìn)行讀寫交互
new Thread(new ServerHandler(socket)).start();
}
public class ServerHandler implements Runnable{
private Socket socket;
public ServerHandler(Socket socket){
this.socket = socket;
}
@Override
public void run(){
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
PrintWriter out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream());
while(true){
//從網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)
String body = in.readLine();
//將數(shù)據(jù)寫入到網(wǎng)絡(luò)
out.println(body)
}
}
}
Client端
String ip = "127.0.0.1";
int port = 8080;
//連接遠(yuǎn)程Server
Socket socket = new Socket(ip, port);
//輸入流
PrintWriter out = new PrintWriter(socket.getOutputStream());
//輸出流
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
//向Server發(fā)送信息
out.println("Hello World");
//從Server收到信息
String res = in.readLine();
UDP
UDP的通信建立的步驟
一個典型的UDP客戶端要經(jīng)過下面三步操作：
- 創(chuàng)建一個DatagramSocket實(shí)例，可以有選擇地對本地地址和端口號進(jìn)行設(shè)置，如果設(shè)置了端口號，則客戶端會在該端口號上監(jiān)聽從服務(wù)器端發(fā)送來的數(shù)據(jù)；
- 使用DatagramSocket實(shí)例的send（）和receive（）方法來發(fā)送和接收DatagramPacket實(shí)例，進(jìn)行通信；
- 通信完成后，調(diào)用DatagramSocket實(shí)例的close（）方法來關(guān)閉該套接字。
由于UDP是無連接的，因此UDP服務(wù)端不需要等待客戶端的請求以建立連接。另外，UDP服務(wù)器為所有通信使用同一套接字，這點(diǎn)與TCP服務(wù)器不同，TCP服務(wù)器則為每個成功返回的accept()方法創(chuàng)建一個新的套接字。
一個典型的UDP服務(wù)端要經(jīng)過下面三步操作：
- 創(chuàng)建一個DatagramSocket實(shí)例，指定本地端口號，并可以有選擇地指定本地地址，此時，服務(wù)器已經(jīng)準(zhǔn)備好從任何客戶端接收數(shù)據(jù)報(bào)文；
- 使用DatagramSocket實(shí)例的receive（）方法接收一個DatagramPacket實(shí)例，當(dāng)receive（）方法返回時，數(shù)據(jù)報(bào)文就包含了客戶端的地址，這樣就知道了回復(fù)信息應(yīng)該發(fā)送到什么地方；
- 使用DatagramSocket實(shí)例的send（）方法向服務(wù)器端返回DatagramPacket實(shí)例。
Server端
//端口
int port = 8080;
//創(chuàng)建DatagramSocket
DatagramSocket server = new DatagramSocket(port);
byte[] recvBuf = new byte[100];
DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf , recvBuf.length);
//接收數(shù)據(jù)
server.receive(recvPacket);
String sendStr = "Hello ! I'm Server";
byte[] sendBuf;
sendBuf = sendStr.getBytes();
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendBuf , sendBuf.length , addr , port );
//發(fā)送數(shù)據(jù)
server.send(sendPacket);
Client端
//創(chuàng)建客戶端
DatagramSocket client = new DatagramSocket();
String sendStr = "Hello! I'm Client";
byte[] sendBuf;
sendBuf = sendStr.getBytes();
InetAddress addr = InetAddress.getByName("127.0.0.1");
int port = 8080;
//構(gòu)建發(fā)送數(shù)據(jù)包
DatagramPacket sendPacket = new DatagramPacket(sendBuf ,sendBuf.length , addr , port);
//發(fā)送數(shù)據(jù)
client.send(sendPacket);
byte[] recvBuf = new byte[100];
//構(gòu)建結(jié)束數(shù)據(jù)包
DatagramPacket recvPacket = new DatagramPacket(recvBuf , recvBuf.length);
//接收數(shù)據(jù)
client.receive(recvPacket);
String recvStr = new String(recvPacket.getData() , 0 ,recvPacket.getLength());
System.out.println("收到:" + recvStr);
client.close();
NIO
Non-Blocking IO - 同步非阻塞IO
在此種方式下，用戶進(jìn)程發(fā)起一個IO操作以后便可返回做其它事情，但是用戶進(jìn)程需要時不時的詢問IO操作是否就緒，這就要求用戶進(jìn)程不停的去詢問，從而引入不必要的CPU資源浪費(fèi)。其中目前JAVA的NIO就屬于同步非阻塞IO。
NIO對應(yīng)的形象比喻：打電話時，如果對方?jīng)]有話說，先掛掉電話，干點(diǎn)其他事情。過段時間再打過去，看看對方有沒有話要說。如果對方有話要說，則拿著電話聽對方說話。如此循環(huán)往復(fù)。
Java NIO編程是一個很重要的部分，會做專門的介紹：
Java NIO...
AIO
異步非阻塞IO
適用場景
BIO、NIO、AIO適用場景分析:
- BIO方式適用于連接數(shù)目比較小且固定的架構(gòu)，這種方式對服務(wù)器資源要求比較高，并發(fā)局限于應(yīng)用中，JDK1.4以前的唯一選擇，但程序直觀簡單易理解。
- 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，并發(fā)局限于應(yīng)用中，編程比較復(fù)雜，JDK1.4開始支持。
- AIO方式使用于連接數(shù)目多且連接比較長（重操作）的架構(gòu)，比如相冊服務(wù)器，充分調(diào)用OS參與并發(fā)操作，編程比較復(fù)雜，JDK7開始支持。
