深刻了解Netty【一】BIO、NIO、AIO简单介绍

引言

在Java中提供了三种IO模型：BIO、NIO、AIO，模型的选择决定了程序通讯的性能。

1.一、使用场景

• BIO BIO适用于链接数比较小的应用，这种IO模型对服务器资源要求比较高。
• NIO BIO适用于链接数目多、链接时间短的应用，好比聊天、弹幕、服务器间通信等应用。
• AIO AIO适用于链接数目多、链接时间长的应用，好比相册服务器。

1.二、BIO

同步并阻塞模型，服务器会为每个链接创建一个线程，若是链接过多，且线程不作任何事情，会极大的浪费资源，示意图以下：

1.2.一、机制

流程：

1. 服务器端启动ServerSocket。
2. 客户端启动Socket对服务器进行通讯，服务器会为每一个客户端创建一个线程与之通讯。
3. 客户端发送请求，先咨询服务器是都有线程响应，若是没有则会等待，或者被拒绝。
4. 若是有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行。

1.2.二、问题

• 服务端对于每一个请求都要创建独立的线程。
• 并发数大时，要建立大量的线程，系统资源占用大。
• 链接创建以后，若是当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞再Read上，形成线程资源浪费。

1.三、NIO

同步非阻塞模型，服务器端用一个线程处理多个链接，客户端发送的链接请求会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到链接有IO请求就进行处理：

NIO的非阻塞模式，使得一个线程从某通道发送请求或者读取数据时，若是目前没有可用的数据，不会使线程阻塞，在数据可读以前，该线程能够作其余的事情。

NIO有三大核心部分：

• Channel(通道)
• Buffer(缓冲区)
• Selector(选择器)

由图可知：

• 每一个Channel对应一个Buffer。
• Selector对应一个线程，一个线程对应多个Channel。
• Selector会根据不一样的事件，在各个通道上切换。
• Buffer是内存块，底层是数据。

1.3.一、缓冲区（Buffer）

本质是能够读写数据的内存块，Channel读取或者写入的数据必须经过Buffer:

java.nio.Buffer抽象类的属性：

// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity
private int mark = -1;
private int position = 0;
private int limit;
private int capacity;
复制代码

1.3.二、通道（Channel）

通道是双向的，能够读操做、也能够写操做。 java.nio.channels.Channel接口的经常使用实现类：

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。

1.3.三、选择器（Selector）

Selector选择器使用一个线程来维护。多个Channel会以事件的方式注册到同一个Selector,当有事件发生时，Selector会获取事件，而后针对每一个事件进行响应的处理。这样就没必要为每一个链接建立一个线程，不用维护多线程，也不会有多线程之间的上下文切换致使的系统的开销。 Selector示意图：

1.四、AIO

异步非阻塞模型，AIO引入异步通道的概念，使用了Proactor,只有有效的请求才启动线程，特色是先由操做系统完成后，才通知服务器端程序启动线程去处理，通常适用于链接数较多且链接时间较长的应用。

1.五、BIO NIO AIO 对比