Java IO

JavaNIO

概述

三种IO模型

Java支持三种I/O模式

• BIO
• NIO
• AIO

BIO (Blocking):

JDK1.4以前的同步阻塞IO，当客户端有连接请求时，服务器就需要启动一个线程进行处理。

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NIO (Non-blocking)

JDK1.4以后，同步非阻塞IO，服务端使用一个线程处理多个请求，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I/O请求就处理

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AIO (Asynchronous)

JDK1.7以后，异步非阻塞IO。它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理。

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三种IO模型的适用场景

• 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，程序简单易理解。
• 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，弹幕系统，服务器间通讯等，编程比较复杂。
• 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。

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NIO和BIO的比较

1. BIO 以流的方式处理数据，而 NIO 以块的方式处理数据，块 I/O 的效率比流 I/O 高很多。
2. BIO 是阻塞的，NIO 则是非阻塞的。
3. BIO 基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于 Channel（通道）和 Buffer（缓冲区）进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector（选择器）用于监听多个通道的事件（比如：连接请求，数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道。

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NIO原理

NIO三大核心

NIO 有三大核心部分: Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器） 。

NIO三大核心关系图

1. 每个 Channel 都会对应一个 Buffer。
2. Selector 对应一个线程，一个线程对应多个 Channel（连接）。
3. 该图反应了有三个 Channel 注册到该 Selector //程序
4. 程序切换到哪个 Channel 是由事件决定的，Event 就是一个重要的概念。
5. Selector 会根据不同的事件，在各个通道上切换。
6. Buffer 就是一个内存块，底层是有一个数组。
7. Buffer可以通过flip方法切换读写模式。

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缓冲区（Buffer）

缓冲区（Buffer）：缓冲区本质上是一个可以读写数据的内存块，可以理解成是一个容器对象（含数组），该对象提供了一组方法，可以更轻松地使用内存块，，缓冲区对象内置了一些机制，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化情况。Channel 提供从文件、网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由 Buffer

Buffer类及其子类

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通道（Channel）

1. NIO的通道类似于流，但有些区别如下：
   • 通道可以同时进行读写，而流只能读或者只能写
   • 通道可以实现异步读写数据
   • 通道可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲:
2. BIO 中的 Stream 是单向的，例如 FileInputStream 对象只能进行读取数据的操作，而 NIO 中的通道（Channel）是双向的，可以读操作，也可以写操作。
3. Channel 在 NIO 中是一个接口 public interface Channel extends Closeable{}
4. 常用的 Channel 类有：FileChannel、DatagramChannel、ServerSocketChannel 和 SocketChannel。ServerSocketChanne 类似 ServerSocket、SocketChannel 类似 Socket
5. 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。h