I/O
有两种磁盘IO与网络IO
阻塞/非阻塞
阻塞和非阻塞是进程在访问数据（内存中的数据）的时候，数据是否准备就绪的一种处理方式。
阻塞：往往需要等待缓冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情，否则一直等待在那里。
非阻塞:当我们的进程访问我们的数据缓冲区的时候，如果数据没有准备好则直接返回，不会等待。如果数据已经准备好，也直接返回。
同步和异步
同步和异步都是基于应用程序和操作系统处理 IO 事件所采用的方式。
同步：是应用程序要直接参与 IO 读写的操作。
异步：所有的 IO 读写交给操作系统去处理，应用程序只需要等待通知。
面向流与面向缓冲
Java NIO 和 BIO 之间第一个最大的区别是，BIO 是面向流的，NIO 是面向缓冲区的。
Java BIO 面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。 如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。
JavaNIO 的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
NIO的非阻塞
一个线程不需要一直阻塞在内存。等待有客户端传输数据。他会一直轮询Selector注册的管道（客户端），如果有客户端有数据请求就修改状态为可读，下一次轮询的时候就拿到数据去操作。非阻塞体现在轮询。同步体现在依次只能完成一个任务。
选择器的问世
Java NIO 的选择器(Selector)允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。
NIO和BIO如何影响应用程序的设计
A. 对NIO 或BIO 类的 API 调用。
B. 数据处理逻辑。很复杂，需要判断缓冲区的大小以及数据是否传输完成并且拼接。
C. 用来处理数据的线程数。
AIO初体验
根据时间监听机制主动通知应用程序拿数据。
Buffer的基本的原理
缓冲区实际上是一个容器对象，更直接的说，其实就是一个数组，在 NIO 库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读 取数据时，它是直接读到缓冲区中的； 在写入数据时，它也是写入到缓冲区中的；任何时候访问 NIO 中的数据，都 是将它放到缓冲区中。而在面向流I/O 系统中，所有数据都是直接写入或者直接将数据读取到 Stream 对象中。 在NIO 中，所有的缓冲区类型都继承于抽象类 Buffer，最常用的就是 ByteBuffer，对于 Java 中的基本类型，基本都有 一个具体 Buffer 类型与之相对应，它们之间的继承关系如下图所示：
在谈到缓冲区时，我们说缓冲区对象本质上是一个数组，但它其实是一个特殊的数组，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，如果我们使用 get()方法从缓冲区获取数据或者使用 put()方法把数据写入缓冲区，都会引起缓冲区状态的变化。
在缓冲区中，最重要的属性有下面三个，它们一起合作完成对缓冲区内部状态的变化跟踪：
position：指定下一个将要被写入或者读取的元素索引，它的值由get()/put()方法自动更新，在新创建一个 Buffer 对象时，position 被初始化为0。
limit：指定还有多少数据需要取出(在从缓冲区写入通道时)，或者还有多少空间可以放入数据(在从通道读入缓冲区时)。
capacity：指定了可以存储在缓冲区中的最大数据容量，实际上，它指定了底层数组的大小，或者至少是指定了准许我们使用的底层数组的容量。
以上三个属性值之间有一些相对大小的关系：0 <=position <= limit <=capacity。如果我们创建一个新的容量大小为10 的 ByteBuffer 对象，在初始化的时候，position 设置为0，limit 和 capacity 被设置为 10，在以后使用 ByteBuffer对象过程中，capacity 的值不会再发生变化，而其它两个将会随着使用而变化。
子缓冲区
在NIO中，除了可以分配或者包装一个缓冲区对象外，还可以根据现有的缓冲区对象来创建一个子缓冲区，即在现有缓冲区上切出一片来作为一个新的缓冲区，但现有的缓冲区与创建的子缓冲区在底层数组层面上是数据共享的，也就是说，子缓冲区相当于是现有缓冲区的一个视图窗口。调用slice()方法可以创建一个子缓冲区
只读缓冲区
只读缓冲区非常简单，可以读取它们，但是不能向它们写入数据。可以通过调用缓冲区的 asReadOnlyBuffer()方法，将任何常规缓冲区转 换为只读缓冲区，这个方法返回一个与原缓冲区完全相同的缓冲区，并与原缓冲区共享数据，只不过它是只读的。如果原缓冲区的内容发生了变化，只读缓冲区的内容也随之发生变化：
直接缓冲区
直接缓冲区是为加快I/O 速度，使用一种特殊方式为其分配内存的缓冲区，JDK文档中的描述为：给定一个直接字节缓冲区，Java虚拟机将尽最大努力直接对它执行本机I/O操作。也就是说，它会在每一次调用底层操作系统的本机I/O 操作之前(或之后)，尝试避免将缓冲区的内容拷贝到一个中间缓冲区中或者从一个中间缓冲区中拷贝数据。要分配直接缓冲区，需要调用allocateDirect()方法，而不是allocate()方法，使用方式与普通缓冲区并无区别。
内存映射
内存映射是一种读和写文件数据的方法，它可以比常规的基于流或者基于通道的I/O 快的多。内存映射文件I/O 是通过使文件中的数据出现为 内存数组的内容来完成的，这其初听起来似乎不过就是将整个文件读到内存中，但是事实上并不是这样。一般来说，只有文件中实际读取或者写入的部分才会映射到内存中。
选择器Selector
NIO中非阻塞I/O 采用了基于Reactor模式的工作方式，I/O 调用不会被阻塞，相反是注册感兴趣的特定I/O 事件，如可读数据到
达，新的套接字连接等等，在发生特定事件时，系统再通知我们。NIO中实现非阻塞I/O的核心对象就是Selector，Selector 就是
注册各种I/O 事件地方，而且当那些事件发生时，就是这个对象告诉我们所发生的事件，如下图所示：
从图中可以看出，当有读或写等任何注册的事件发生时，可以从Selector 中获得相应的SelectionKey，同时从 SelectionKey中可
以找到发生的事件和该事件所发生的具体的SelectableChannel，以获得客户端发送过来的数据。
使用NIO中非阻塞I/O 编写服务器处理程序，大体上可以分为下面三个步骤：
- 向Selector 对象注册感兴趣的事件。
- 从Selector 中获取感兴趣的事件。
- 根据不同的事件进行相应的处理。
BIO、NIO和AIO的区别？
BIO：一个连接一个线程，客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理。线程开销大。
伪异步IO：将请求连接放入线程池，一对多，但线程还是很宝贵的资源。
NIO：一个请求一个线程，但客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
AIO：一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，
BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的；BIO的各种流是阻塞的。而NIO是非阻塞的；BIO的Stream是单向的，而NIO的channel是双向的。
NIO的特点：事件驱动模型、单线程处理多任务、非阻塞I/O，I/O读写不再阻塞，而是返回0、基于block的传输比基于流的传输更高效、更高级的IO函数zero-copy、IO多路复用大大提高了Java网络应用的可伸缩性和实用性。基于Reactor线程模型。
在Reactor模式中，事件分发器等待某个事件或者可应用或个操作的状态发生，事件分发器就把这个事件传给事先注册的事件处理函数或者回调函数，由后者来做实际的读写操作。如在Reactor中实现读：注册读就绪事件和相应的事件处理器、事件分发器等待事件、事件到来，激活分发器，分发器调用事件对应的处理器、事件处理器完成实际的读操作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。
NIO的组成？
Buffer：与Channel进行交互，数据是从Channel读入缓冲区，从缓冲区写入Channel中的
flip方法 ： 反转此缓冲区，将position给limit，然后将position置为0，其实就是切换读写模式
clear方法 ：清除此缓冲区，将position置为0，把capacity的值给limit。
rewind方法 ： 重绕此缓冲区，将position置为0
DirectByteBuffer可减少一次系统空间到用户空间的拷贝。但Buffer创建和销毁的成本更高，不可控，通常会用内存池来提高性能。直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本机I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。如果数据量比较小的中小应用情况下，可以考虑使用heapBuffer，由JVM进行管理。
Channel：表示 IO 源与目标打开的连接，是双向的，但不能直接访问数据，只能与Buffer 进行交互。通过源码可知，FileChannel的read方法和write方法都导致数据复制了两次！
Selector可使一个单独的线程管理多个Channel，open方法可创建Selector，register方法向多路复用器注册通道，可以监听的事件类型：读、写、连接、accept。注册事件后会产生一个SelectionKey：它表示SelectableChannel 和Selector 之间的注册关系，wakeup方法：使尚未返回的第一个选择操作立即返回，唤醒的原因是：注册了新的channel或者事件；channel关闭，取消注册；优先级更高的事件触发（如定时器事件），希望及时处理。
Selector在Linux的实现类是EPollSelectorImpl，委托给EPollArrayWrapper实现，其中三个native方法是对epoll的封装，而EPollSelectorImpl. implRegister方法，通过调用epoll_ctl向epoll实例中注册事件，还将注册的文件描述符(fd)与SelectionKey的对应关系添加到fdToKey中，这个map维护了文件描述符与SelectionKey的映射。
fdToKey有时会变得非常大，因为注册到Selector上的Channel非常多（百万连接）；过期或失效的Channel没有及时关闭。fdToKey总是串行读取的，而读取是在select方法中进行的，该方法是非线程安全的。
Pipe：两个线程之间的单向数据连接，数据会被写到sink通道，从source通道读取
NIO的服务端建立过程：Selector.open()：打开一个Selector；ServerSocketChannel.open()：创建服务端的Channel；bind()：绑定到某个端口上。并配置非阻塞模式；register()：注册Channel和关注的事件到Selector上；select()轮询拿到已经就绪的事件
BIO代码实现
NIO代码实现-多看助于理解
Selector、SelectedKeys、ServerSocketChannel、SocketChannel、Buffer搞清楚作用以及常用API
零拷贝
Reactor模式（单R单线程-单R多线程-主从R多R）
底层就是select + handlers
