JAVA的I/O机制

BIO、NIO、AIO

BIO：Block-IO

• 基于字节流和字符流进行操作

如InputStream和OutputStream，Reader和Writer

两端都会阻塞。

缺点：效率低

NIO：NonBlock-IO

构建多路复用的、同步非阻塞的IO操作

第一个阶段：程序不断询问内核是否数据准备完成，非阻塞

第二个阶段：拷贝数据阻塞等待

NIO核心：

• Channels
• Buffers
• Selectors

Channel类似流，数据可以从Channel读到Buffer，也可以从Buffer写入Chennel

NIO-Channels

• FileChannel
  • 其有两个方法：
  • 避免了两次用户态和内核态间的上下文切换，即“零拷贝”，效率较高。
• DatagramChannel
• SocketChannel
• ServerSocketChannel

NIO-Buffers

• ByteBuffer
• CharBuffer
• DoubleBuffer
• FloatBuffer
• IntBuffer
• LongBuffer
• ShortBuffer
• MappedByteBuffer

NIO-Selector

selector允许单线程处理多个Channel：

Selector会一直阻塞，知道某个注册的Channel有事件就绪。

其底层使用了IO多路复用

IO多路复用：调用系统级别的select\poll\epoll

select、poll、epoll的区别

FD：文件句柄

AIO：Asynchronous IO

基于事件和回调机制

AIO如何进一步加工处理结果

有两种方法：

• 基于回调：实现CompletionHandler接口，调用时出发回调函数。
• 返回Future：通过isDone()查看是否准备好，通过get()等待返回数据。

BIO、NIO、AIO代码实例

BIO：

第一个server对每一个连接创建线程进行处理，第二个improvedServer做了提升，引入了线程池

NIO：

1. 首先通过ServerSocketChannel.open()创建一个server的channel

2. 之后再从channel中获取ServerSocket实例

3. 然后再将实例绑定到端口

4. 将serverChannel阻塞状态设置为非阻塞

5. Slector.open()创建一个selector，类似调度员的角色

6. 将serverChannel注册到selector里

7. 通过指定SelectionKey.OP_ACCEPT告诉调度员它关注的是新的连接请求，这儿也可以关注别的事件

8. 没有连接前就自旋等待

9. 。。。 后续看注释

AIO

对比NIO来说更简单，只需调用API的read和write方法，其均为异步。

BIO、NIO、AIO对比