Java IO/NIO

阻塞IO模型

是最传统的IO模型，即在读写数据过程中会发生阻塞现象。当用户线程发出IO请求后，内核会去查看数据是否就绪，如果没有就绪就会等待数据就绪。而用户线程就会处于阻塞状态，用户线程交出CPU。当数据就绪后，内核会将数据拷贝到用户线程，并返回结果给用户线程，用户线程才接触block状态。

典型阻塞IO例子为：

// 如果数据没有就绪，会一直阻塞在read方法
data = socket.read();

当用户线程发发起一个read操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个error，这就说明数据还没准备好，于是它可以再次发送read操作，直到数据准备好。在非阻塞IO模型中，用户线程需要不断询问内核数据是否就绪，也就是说非阻塞IO一定不会交出CPU，而会一直占用。

典型非阻塞IO例子为：

while(true){
    data = socket.read();
    if(data != error){
        break;
    }
}

在上面的例子我们可以看出，非阻塞IO有一个非常严重的问题，在while循环内不断去询问数据是否可用，这样导致CPU占用率非常高

Java IO实际上就是多路复用IO。在多路复用IO中，会有一个线程不断去轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件时，才真正调用实际的IO读写操作。只需要使用一个线程就可以管理多个socket，系统不需要建立新的进程或者线程，也不需要维护他们，大大减少了资源占用。因此，复用IO比较适合连接数比较多的情况
在轮询socket状态时，不同于非阻塞IO是通过用户线程询问，多路复用IO是在内核中询问的，这个效率更高
注意：多路复用IO是对到达的事件逐一响应，因此一旦事件响应体很大，那么就会导致后续的事件迟迟得不到处理，并且会影响新的事件轮询。

使用信号函数来调用IO独写操作

最理想的IO模型
当用户线程发起read操作后，立刻可以开始去做其他事情。
从内核角度，当它收到一个asychronous read后，会立刻返回，说明read请求已经发起成功，并不会对用户线程产生任何阻塞。内核会等到数据准备完成，然后将数据拷贝到用户线程
一切完成后，内核会给用户线程发送信号通知read完成
在这个期间，用户线程只需要发起请求，然后收到内核返回的成功信号，就可以直接使用数据了

NIO 有三大核心部分：Channel(通道), Buffer(缓冲区),Selector(选择区)。
传统IO基于字节流(InputStream, OutputStream) 和字符流操作(Reader,Writer)。而NIO基于Channel和Buffer进行操作，数据总是通过通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。选择区用于监听多个通道的事件。
IO面向流，NIO面向缓冲区

通道和Stream(流)类似。区别为流是单向的，而通道是双向的，可以进行读操作和写操作

缓冲区实际上是一个容器，是一个连续数组。通道提供从文件，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