Java网络编程I/O模型

Java共支持三种网络编程I/O模型：BIO、NIO、AIO

BIO

BIO：同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，当有一个客户端请求时服务器端需要启动一个线程进行处理,示意图如下：

流程：

• 服务端启动一个ServerSocket
• 客户端启动Socket对服务器通讯，默认情况下服务器需要对每个客户建立一个线程与之通讯
• 客户端发出请求后，先咨询服务端是否有线程响应，如果没有会被等待或者拒绝
• 如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行（阻塞）

NIO

NIO: non-blocking IO，同步非阻塞。NIO有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区)，Selector(选择器)。Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。示意图如下：

说明：

• 每个channel都会对应一个Buffer
• Selector 对应一个线程，一个线程对应多个channel(连接)
• 该图反应了有三个channel 注册到 该 selector
• 程序切换到哪个channel 是由事件决定的
• Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换
• Buffer 就是一个内存块，底层是有一个数组
• 数据的读取写入是通过Buffer, 这个和BIO ,BIO 中要么是输入流，或者是输出流，不能双向，但是NIO的Buffer是可以读也可以写，需要flip方法切换channel 是双向的，可以返回底层操作系统的情况，比如Linux 底层的操作系统通道就是双向的

相关概念：

• 缓冲区（Buffer):一个可以读写的内存块。
• 通道 (Channel): 类似于流，但可以同时进行读写。
• Selector 能够检测多个注册的通道上是否有事件发生(注意:多个Channel以事件的方式可以注册到同一个
  Selector)，如果有事件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的处理。这样就可以只用一个单线程去管
  理多个通道，也就是管理多个连接和请求。

NIO非阻塞网络编程关系梳理图

对上图的说明:

1. 当客户端连接时，会通过ServerSocketChannel 得到SocketChannel
2. Selector 进行监听select 方法,返回有事件发生的通道的个数.
3. 将 socketChannel 注册到 Selector 上, register(Selector sel, int ops)，一个selector上可以注册多个SocketChannel

4. 注册后返回一个 SelectionKey, 会和该Selector 关联(集合)
5. 进一步得到各个 SelectionKey (有事件发生的)
6. 在通过 SelectionKey 反向获取 SocketChannel，方法 channel()
7. 可以通过得到的 channel，完成业务处理