Java中的IO，BIO，NIO，AIO

IO一直是软件开发中的核心部分之一，而随着互联网技术的提高，IO的重要性也越来越重。纵观开发界，能够巧妙运用IO，不但对于公司，而且对于开发人员都非常的重要。Java的IO机制也是一直在不断的完善，以应对日见增多的流量。

一.JavaIO的方式

第一，传统java.io包提供了诸如File的抽象，输入，输出流。交互方式是同步，阻塞；
　　第二，在java1.4中引入NIO框架（java.nio包），提供了Channel，Selector，Buffer等抽象，构建多路复用的，同步非阻塞IO，同时提供了更接近操作系统底层的高性能数据操作方式；
　　第三，在Java 7中，NIO有了进一步的改进，也就是NIO 2。其引入了异步非阻塞IO方式，或者说AIO（Asynchronous IO）。异步IO基于事件和回调机制。

二.传统BIO

传统BIO，采用BIO编程通信模型的服务端，通常由一个独立的Acceptor线程负责监听客户端的连接。它接收到客户端连接请求之后为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理，处理完成后，通过输出流返回给对应的客户端，然后销毁线程。
服务端提供IP地址和监听的端口，客户端通过TCP的三次握手与之连接，连接成功后，双方通过套接字通信。
　　ServerSocket负责绑定IP地址，启动监听端口；Socket负责发起链接操作。连接成功，双方通过输入和输出流进行同步阻塞式通信。“你来了，我才往”的交流方式。
　　Java.net提供的API，如Socket，ServerSocket，HttpURLConnection也归与同步阻塞IO类库，因为网络通信同样是IO行为。
　　优点：代码简单，直观，维护方便。
　　缺点：IO效率极低，影响性能，却反弹性处理。
　　当吞吐量增大了，有妙招：线程池。
　　使用线程池管理线程，避免频繁创建，销毁线程的开销。但是，其底层使用的依然是同步阻塞IO，通常被称为“伪异步IO模型”，真的是治标不治本。
比如tomcat 采用的传统的BIO（同步阻塞IO模型）+ 线程池模式：这个模式适合活动连接数不是特别高的（连接<1000）
这个模式是每个连接每个线程，之所以用多线程，主要原因是在socket.accept(),socket.read(),socket.wirte() 三个函数都是同步阻塞的，当一个连接在处理IO的时候，系统是阻塞的，如果是单线程的话系统必然死掉，如果是单线程的话，对于多核cpu，cpu的资源没有得到很好的利用，所以采用线程池的模式，这样线程的创建和回收成本相对较低；
如果对十万甚至百万级连接的时候，传统的BIO模型是无能为力的，因为BIO有几个问题：

线程的创建和销毁成本很高，在Linux这样的操作系统中，线程本质上就是一个进程。创建和销毁都是重量级的系统函数；
线程本身占用较大内存，像Java的线程栈，一般至少分配512K～1M的空间，如果系统中的线程数过千，恐怕整个JVM的内存都会被吃掉一半；
线程的切换成本是很高的。操作系统发生线程切换的时候，需要保留线程的上下文，然后执行系统调用。如果线程数过高，可能执行线程切换的时间甚至会大于线程执行的时间，这时候带来的表现往往是系统load偏高、CPU sy使用率特别高（超过20%以上)，导致系统几乎陷入不可用的状态；
容易造成锯齿状的系统负载。因为系统负载是用活动线程数或CPU核心数，一旦线程数量高但外部网络环境不是很稳定，就很容易造成大量请求的结果同时返回，激活大量阻塞线程从而使系统负载压力过大；

概念：

Socket又称“套接字”，应用程序通常通过“套接字”向网络发出请求或者应答网络请求。
Socket和ServerSocket类库位于java.net包中，serverSocket用于服务器端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话，对于一个网络连接来说，套接字是平等的，不因为在服务器端或在客户端而产生不同的级别，不管是Socket还是ServerSocket它们的工作都是通过SocketImpl类及其子类完成的

套接字之间链接过程分为四步：

服务器监听
服务器监听：是服务端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络的状态
客户端请求服务器
客户端请求：是指由客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器套接字的地址和端口号，然后就想服务器端套接字提出连接请求
服务器确认
服务器端连接确认，是指当服务器端套接字监听到或者说接受到客户端套接字的连接请求，他就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端。
客户端进行通信
客户端连接确认：一旦客户端确认了此描述，连接就建立好了，双方开始通信。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接受其他客户端套接字的连接请求

代码示例：
ServerHandler方法

public class ServerHandler implements Runnable{
   private Socket socket ;
   public ServerHandler(Socket socket){
      this.socket = socket;
   }
   @Override
   public void run() {
      BufferedReader in = null;
      PrintWriter out = null;
      try {
         in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
         out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(),true);
         String body = null;
         while(true){
            body = in.readLine();
            if(body == null)  break;
            System.out.println("Server :"+ body);
            out.println("服务器端回送响的应数据.");
         }     
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      } finally {
         if(in != null){
            try {
               in.close();
            } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
         if(out != null){
            try {
               out.close();
            } catch (Exception e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
         if(socket != null){
            try {
               socket.close();
            } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
         socket = null;
      }   
   }
}

Server方法

public class Server {
   final static int PROT =8765;
   public static void main(String[] args) {
      ServerSocket server = null;
      try {
         server = new ServerSocket(PROT);
         System.out.println(" server start .. ");
         //进行阻塞         
        Socket socket = server.accept();
         //新建一个线程执行客户端的任务       
        new Thread(new ServerHandler(socket)).start();
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      } finally {
            if (server !=null) {
                try {
                    server.close();
                } catch (IOException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            server = null;
        }
   }
}

Client方法

public class Client {
   final static String ADDRESS ="127.0.0.1";
   final static int PORT =8765;
   public static void main(String[] args) {
      Socket socket = null;
      BufferedReader in = null;
      PrintWriter out = null;
      try {
         socket = new Socket(ADDRESS, PORT);
         in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
         out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(),true);
         //向服务器端发送数据        
         out.println("接收到客户端的请求数据...");
         out.println("接收到客户端的请求数据1111...");
         String response = in.readLine();
         System.out.println("Client: " + response);
      } catch (Exception e) {
         e.printStackTrace();
      } finally {
         if(in != null){
            try {
               in.close();
            } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
         if(out != null){
            try {
               out.close();
            } catch (Exception e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
         if(socket != null){
            try {
               socket.close();
            } catch (IOException e) {
               e.printStackTrace();
            }
         }
         socket = null;
      }
   }
}

网络编程的基本模型Client/Server模型，也就是两个进程直接进行相互通信，其中服务端提供配置信息（绑定的IP地址和监听端口），客户端通过连接操作向服务端监听的地址发起连接请求，通过三次握手建立连接，如果连接成功，则双方即可进行通信（网络套接字socket)
优化方法：使用连接池和任务队列创建伪异步IO
采用线程池和任务队列可以实现一种伪异步的IO通信框架。
我们学过连接池的使用和队列的使用，其实就是将客户端的socket封装成一个task任务（实现runnable接口的类）然后投递到线程池中去，配置相应的队列进行实现。
代码示例
ServerHandler方法

public class ServerHandler implements Runnable {
    private Socket socket;
    public ServerHandler (Socket socket){
    this.socket = socket;
}
@Override
public void run() {
    BufferedReader in = null;
    PrintWriter out = null;
try {
    in = new BufferedReader(new InputStreamReader(this.socket.getInputStream()));
    out = new PrintWriter(this.socket.getOutputStream(), true);
    String body = null;
    while(true){
      body = in.readLine();
      if(body == null) break;
      System.out.println("Server:" + body);
      out.println("Server response");
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
    if(in != null){
      try {
        in.close();
      } catch (Exception e1) {
          e1.printStackTrace();
      }
}
if(out != null){
    try {
        out.close();
    } catch (Exception e2) {
        e2.printStackTrace();
    }
}
if(socket != null){
    try {
        socket.close();
    } catch (Exception e3) {
        e3.printStackTrace();
    }
}
    socket = null; 
} 
}
}

HandlerExecutorPool方法

public class HandlerExecutorPool {
    private ExecutorService executor;
    public HandlerExecutorPool(int maxPoolSize, int queueSize){
    this.executor = new ThreadPoolExecutor(Runtime.getRuntime().availableProcessors(),
      maxPoolSize, 120L, TimeUnit.SECONDS,
     new ArrayBlockingQueue<Runnable>(queueSize));
}
public void execute(Runnable task){
    this.executor.execute(task);
} 
}

Server方法

public class Server {
final static int PORT = 8765;
 
public static void main(String[] args) {
    ServerSocket server = null;
    BufferedReader in = null;
    PrintWriter out = null;
try {
    server = new ServerSocket(PORT);
    System.out.println("server start");
    Socket socket = null;
    HandlerExecutorPool executorPool = new HandlerExecutorPool(50, 1000);
    while(true){
        socket = server.accept();
        executorPool.execute(new ServerHandler(socket));
    }
} catch (Exception e) {
    e.printStackTrace();
} finally {
if(in != null){
    try {
        in.close();
    } catch (Exception e1) {
        e1.printStackTrace();
    }
}
if(out != null){
    try {
        out.close();
    } catch (Exception e2) {
        e2.printStackTrace();
    }
}
if(server != null){
    try {
        server.close();
    } catch (Exception e3) {
        e3.printStackTrace();
    }
}
    server = null; 
}
} 
}

Client方法

public class Client {
final static String ADDRESS = "127.0.0.1";
final static int PORT =8765;
public static void main(String[] args) {
    Socket socket = null;
    BufferedReader in = null;
    PrintWriter out = null;
    try {
        socket = new Socket(ADDRESS, PORT);
        in = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));
        out = new PrintWriter(socket.getOutputStream(), true);
        out.println("Client request");
        String response = in.readLine();
        System.out.println("Client:" + response); 
}  catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
} finally {
    if(in != null){
      try {
          in.close();
      } catch (Exception e1) {
          e1.printStackTrace();
      }
}
if(out != null){
    try {
        out.close();
    } catch (Exception e2) {
        e2.printStackTrace();
    }
}
if(socket != null){
    try {
        socket.close();
    } catch (Exception e3) {
        e3.printStackTrace();
    }
}
      socket = null; 
} 
}
}

注意：

IO不仅仅时对文件的操作，网络编程中，比如Socket通信也是典型的IO操作。
　　输入流(InputStream)，输出流(OutputStream)，用于读取或写入字节的(在java中以Stream结尾)。
　　而Reader/Writer操作字符，增加了字符编解码等功能（在java中以Reader/Writer结尾）。本质上计算机操作的都是字节，不管是网络通信还是文件读取，Reader/Writer相当于构建了应用逻辑和原始数据之间的桥梁。
　　BufferdOutputStream，等带缓冲区的实现，可以避免频繁的磁盘读写，进而提高IO处理效率。

1.jpeg.jpg

区分异步和同步

同步，一种可靠有序的运行机制，在进行同步操作时，后续的任务要等待当前调用返回；
　　异步，其他任务不需要等待当前调用是否返回，依靠事件，回调机制来实现任务调用。

阻塞和非阻塞

阻塞，当前线程处于阻塞状态，无法从事其他任务，只有当条件就绪才能继续；
　　非阻塞，不管IO操作是否结束，直接返回，相应的操作在后台继续处理。
　　由此总结：同步和异步是结果，阻塞和非阻塞是过程。

三.NIO通过线程的轮询，实现非阻塞IO

NIO的组成部分：

Buffer 缓冲区；高效的数据容器
不同的是BIO将数据直接读写到Stream对象中
NIO的数据操作都是在缓冲区中进行的
缓冲区实际上是一个数组，常见类型ByteBuffer，CharBuffer，ShortBuffer，IntBuffer，LongBuffer，FloutBuffer，DoubleBuffer
Channel 在NIO中被用来支持批量式IO操作的一种抽象，与流不同，通道是双向的。
File/Socket，通常被认为是比较高层次的抽象，而Channel则是更加偏向操作系统底层的一种抽象，这也使得NIO得以充分利用现代操作系统底层机制，进行性能优化。分两大类：网络读写SelectableChannel(子类包括SocketChannel和ServerSocketChannel)；文件操（FileChannel）
Selector 是NIO实现多路复用的基础。它提供一种高效机制，不断轮询注册在其上的Channel，找出处于就绪状态，通过SelectionKey取得就绪的Channel集合，进行后续的IO操作。服务端只要提供一个负责Selector轮询的线程即可，实现单线程对多Channel的高效管理，也是基于操作系统底层机制
Charset 提供Unicode字符串定义，NIO也提供了相应的编解码等

2.jpeg.jpg

NIO的本质就是避免原始的TCP建立连接使用3次握手的操作，减少连接的开销
NIO和IO之间一个最大区别：IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。

通道（Channel），它就像自来水管道一样，网络数据通过Channel读取和写入，通道与流不同之处在于通道是双向的，而流只是一个方向上移动（一个流必须是inputStream或者outputStream的子类），而通道可以用于读，写或者二者同时进行，最关键的是可以与多路复用器结合起来，有多种的状态位，方便多路复用器去识别。事实上通道分为两大类，一类是网络读写的（SelectableChannel），一类是用于文件操作的（FileChannel），我们使用的SocketChannel和ServerSockerChannel都是SelectableChannel的子类

多路复用器（seletor），他是NIO编程的基础，非常重要，多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力。
简单说，就是Selector会不断地轮询注册在其上的通道（Channel），如果某个通道发生了读写操作，这个通道就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以取得就绪的Channel集合，从而进行后续的IO操作。

Selector线程就类似一个管理者（Master）,管理了成千上万个管道，然后轮询哪个管道的数据已经准备好，通知CPU执行IO的读取或写入操作。
Selector模式：当IO事件（管理）注册到选择器以后，selector会分配给每个管道一个key值，相当于标签。selector选择器是以轮询的方式进行查找注册的所有IO事件（管道）
当我们的IO事件（管道）准备就绪后，select就会识别，会通过key值来找到相应的管道，进行相关的数据处理操作（从管道里读或写数据，写道我们的数据缓冲区中）。

每个管道都会对选择器进行注册不同的事件状态，以便选择器查找。
SelectionKey.OP_CONNECT 连接状态
SelectionKey.OP_ACCEPT 阻塞状态
SelectionKey.OP_READ 可读状态
SelectionKey.OP_WRITE 可写状态
代码如下:

public class Server implements Runnable{
//1 多路复用器（管理所有的通道）
private Selector seletor;
//2 建立缓冲区
private ByteBuffer readBuf = ByteBuffer.allocate(1024);
//3 
private ByteBuffer writeBuf = ByteBuffer.allocate(1024);
public Server(int port){
try {
//1 打开路复用器
this.seletor = Selector.open();
//2 打开服务器通道
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
//3 设置服务器通道为非阻塞模式
ssc.configureBlocking(false);
//4 绑定地址
ssc.bind(new InetSocketAddress(port));
//5 把服务器通道注册到多路复用器上，并且监听阻塞事件
ssc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_ACCEPT);

System.out.println("Server start, port :" + port);

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
 
@Override
public void run() {
while(true){
try {
//1 必须要让多路复用器开始监听
this.seletor.select();
//2 返回多路复用器已经选择的结果集
Iterator<SelectionKey>keys=this.seletor.selectedKeys().iterator();
//3 进行遍历
while(keys.hasNext()){
//4 获取一个选择的元素
SelectionKey key = keys.next();
//5 直接从容器中移除就可以了
keys.remove();
//6 如果是有效的
if(key.isValid()){
//7 如果为阻塞状态
if(key.isAcceptable()){
this.accept(key);
}
//8 如果为可读状态
if(key.isReadable()){
this.read(key);
}
//9 写数据
if(key.isWritable()){
//this.write(key); //ssc
}
}

}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

private void write(SelectionKey key){
//ServerSocketChannel ssc =  (ServerSocketChannel) key.channel();
//ssc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_WRITE);
}
 
private void read(SelectionKey key) {
try {
//1 清空缓冲区旧的数据
this.readBuf.clear();
//2 获取之前注册的socket通道对象
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
//3 读取数据
int count = sc.read(this.readBuf);
//4 如果没有数据
if(count == -1){
key.channel().close();
key.cancel();
return;
}
//5 有数据则进行读取 读取之前需要进行复位方法(把position 和limit进行复位)
this.readBuf.flip();
//6 根据缓冲区的数据长度创建相应大小的byte数组，接收缓冲区的数据
byte[] bytes = new byte[this.readBuf.remaining()];
//7 接收缓冲区数据
this.readBuf.get(bytes);
//8 打印结果
String body = new String(bytes).trim();
System.out.println("Server : " + body);

// 9..可以写回给客户端数据

} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}

}
 
private void accept(SelectionKey key) {
try {
//1 获取服务通道
ServerSocketChannel ssc =  (ServerSocketChannel) key.channel();
//2 执行阻塞方法
SocketChannel sc = ssc.accept();
//3 设置阻塞模式
sc.configureBlocking(false);
//4 注册到多路复用器上，并设置读取标识
sc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_READ);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

public static void main(String[] args) {

new Thread(new Server(8765)).start();;
}


}

Client方法

public class Client {
 
//需要一个Selector
public static void main(String[] args) {

//创建连接的地址
InetSocketAddress address = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8765);

//声明连接通道
SocketChannel sc = null;

//建立缓冲区
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);

try {
//打开通道
sc = SocketChannel.open();
//进行连接
sc.connect(address);

while(true){
//定义一个字节数组，然后使用系统录入功能：
byte[] bytes = new byte[1024];
System.in.read(bytes);

//把数据放到缓冲区中
buf.put(bytes);
//对缓冲区进行复位
buf.flip();
//写出数据
sc.write(buf);
//清空缓冲区数据
buf.clear();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(sc != null){
try {
sc.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

}

}

创建NIO服务器的主要步骤:

打开ServerSocketChannel，监听客户端连接
绑定监听端口，设置连接为非阻塞模式
创建Reactor线程，创建多路复用器并启动线程
将ServerSocketChannel注册到Reactor线程中的Selector上，监听ACCEPT事件
Selector轮询准备就绪的key
Selector监听到新的客户端接入，处理新的接入请求，完成TCP三次握手，简历物理链路
设置客户端链路为非阻塞模式
将新接入的客户端连接注册到Reactor线程的Selector上，监听读操作，读取客户端发送的网络消息
异步读取客户端消息到缓冲区
对Buffer编解码，处理半包消息，将解码成功的消息封装成Task
将应答消息编码为Buffer，调用SocketChannel的write将消息异步发送给客户端

因为应答消息的发送，SocketChannel也是异步非阻塞的，所以不能保证一次能吧需要发送的数据发送完，此时就会出现写半包的问题。我们需要注册写操作，不断轮询Selector将没有发送完的消息发送完毕，然后通过Buffer的hasRemain()方法判断消息是否发送完成。

NIO存在的问题:

使用NIO != 高性能，当连接数<1000，并发程度不高或者局域网环境下NIO并没有显著的性能优势。
NIO并没有完全屏蔽平台差异，它仍然是基于各个操作系统的I/O系统实现的，差异仍然存在。使用NIO做网络编程构建事件驱动模型并不容易，陷阱重重。
推荐大家使用成熟的NIO框架，如Netty，MINA等。解决了很多NIO的陷阱，并屏蔽了操作系统的差异，有较好的性能和编程模型。

四.AIO （Asynchronous IO）

NIO 2 ，在Java 7提出，NIO的升级版。实现非阻塞异步的通信模式；
提供异步文件通道和异步套接字通道；
其read，write方法的返回类型都是Future对象；
而Future模型是异步的，其核心思想是：去主函数等待时间；
基于事件和回调机制。

AIO编程，在NIO基础之上引入了异步通道的概念。并提供异步文件和异步套接字通道的实现，从而在真正意义上实现了异步非阻塞，之前我们学过的NIO只是非阻塞而非异步。而AIO它不需要通过多路复用器对注册的通道的进行轮训操作即可实现异步读写，从而简化了NIO编程模型。也可以称为NIO2.0，这种模式才是真正的属于异步非阻塞的模型。

AsynchronousServerScoketChannel
AsynchronousScoketChanel

示例代码：
Server端代码

public class Server {
//线程池
private ExecutorService executorService;
//线程组
private AsynchronousChannelGroup threadGroup;
//服务器通道
public AsynchronousServerSocketChannel assc;

public Server(int port){
try {
//创建一个缓存池
executorService = Executors.newCachedThreadPool();
//创建线程组
threadGroup = AsynchronousChannelGroup.withCachedThreadPool(executorService, 1);
//创建服务器通道
assc = AsynchronousServerSocketChannel.open(threadGroup);
//进行绑定
assc.bind(new InetSocketAddress(port));

System.out.println("server start , port : " + port);
//进行阻塞
assc.accept(this, new ServerCompletionHandler());
//一直阻塞 不让服务器停止
Thread.sleep(Integer.MAX_VALUE);

} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

public static void main(String[] args) {
Server server = new Server(8765);
}

}

ServerCompletionHandler端代码

Public class ServerCompletionHandler implements CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Server> {

@Override
public void completed(AsynchronousSocketChannel asc, Server attachment) {
//当有下一个客户端接入的时候 直接调用Server的accept方法，这样反复执行下去，保证多个客户端都可以阻塞（没有递归上限），1.7以后AIO才实现了异步非阻塞
attachment.assc.accept(attachment, this);
read(asc);
}

private void read(final AsynchronousSocketChannel asc) {
//读取数据
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
asc.read(buf, buf, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
@Override
public void completed(Integer resultSize, ByteBuffer attachment) {
//进行读取之后,重置标识位
attachment.flip();
//获得读取的字节数
System.out.println("Server -> " + "收到客户端的数据长度为:" + resultSize);
//获取读取的数据
String resultData = new String(attachment.array()).trim();
System.out.println("Server -> " + "收到客户端的数据信息为:" + resultData);
String response = "服务器响应, 收到了客户端发来的数据: " + resultData;
write(asc, response);
}
@Override
public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
exc.printStackTrace();
}
});
}

private void write(AsynchronousSocketChannel asc, String response) {
try {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
buf.put(response.getBytes());
buf.flip();
asc.write(buf).get();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
}
}

@Override
public void failed(Throwable exc, Server attachment) {
exc.printStackTrace();
}

}

Client端代码

public class Clientimplements Runnable{

private AsynchronousSocketChannel asc ;

public Client() throws Exception {
asc = AsynchronousSocketChannel.open();
}

public void connect(){
asc.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8765));
}

public void write(String request){
try {
asc.write(ByteBuffer.wrap(request.getBytes())).get();
read();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}

private void read() {
ByteBuffer buf = ByteBuffer.allocate(1024);
try {
asc.read(buf).get();
buf.flip();
byte[] respByte = new byte[buf.remaining()];
buf.get(respByte);
System.out.println(new String(respByte,"utf-8").trim());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (UnsupportedEncodingException e) {
e.printStackTrace();
}
}

@Override
public void run() {
while(true){

}
}

public static void main(String[] args) throws Exception {
Client c1 = new Client();
c1.connect();

Client c2 = new Client();
c2.connect();

Client c3 = new Client();
c3.connect();

new Thread(c1, "c1").start();
new Thread(c2, "c2").start();
new Thread(c3, "c3").start();

Thread.sleep(1000);

c1.write("c1 aaa");
c2.write("c2 bbbb");
c3.write("c3 ccccc");
}

}

五.小结

IO，阻塞同步通信模式，客户端与服务端三次握手，简单，吞吐量小。关键词：Socket和ServerSocket；
NIO，非阻塞同步通信模式，客户端与服务端通过Channel连接，采用多路复用器轮询注册的Channel。关键词：SocketChannel和ServerSocketChannel；
AIO，非阻塞异步通信模式，基于事件和回调机制，采用异步通道实现异步通信。关键词：AsynchronousSocketChannel和AsynchronousServerSocketChannel。
适用场景:

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。
NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。
AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。

最后编辑于：2020.04.08 13:04:07

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Java中的IO，BIO，NIO，AIO

一.JavaIO的方式

二.传统BIO

概念：

套接字之间链接过程分为四步：

注意：

区分异步和同步

阻塞和非阻塞

三.NIO通过线程的轮询，实现非阻塞IO

NIO存在的问题:

四.AIO （Asynchronous IO）

五.小结

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