NIO网络编程（九）—— 再探NIO、BIO概念

这是我参与11月更文挑战的第18天，活动详情查看：2021最后一次更文挑战

前面在Netty编程（一）—— BIO和NIO - 掘金 (juejin.cn)中介绍了BIO、伪异步IO以及NIO的基本概念，之后的七篇博客介绍了NIO编程的相关知识，这篇博客是NIO网络编程的结尾，讲解一下关于NIO和BIO的概念知识。

Stream与Channel

stream 不会自动缓冲数据，channel 会利用系统提供的发送缓冲区、接收缓冲区（更为底层）
stream 仅支持阻塞 API，channel 同时支持阻塞、非阻塞 API，网络 channel 可配合 selector 实现多路复用
二者均为全双工，即读写可以同时进行

IO模型

阻塞IO

在这里插入图片描述

用户线程进行read操作时，需要等待操作系统执行实际的read操作，首先要等待数据通过网络到达，然后会复制数据，此期间用户线程是被阻塞的，无法执行其他操作。

非阻塞IO

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用户线程

在一个循环中一直调用read方法，若内核空间中还没有数据可读，立即返回。但是对于非阻塞IO来说， 只是在等待阶段非阻塞，在数据复制阶段还是被阻塞住。
用户线程发现内核空间中有数据后，等待内核空间执行复制数据，待复制结束后返回结果

多路复用

在这里插入图片描述

在之前的Java中通过Selector实现多路复用（具体可以看《Netty编程（六）—— nio.Selector之基本使用 - 掘金 (juejin.cn)》以及《Netty编程（七）—— nio.Selector之读写事件 - 掘金》 (juejin.cn)）

当没有事件是，调用select方法会被阻塞住
一旦有一个或多个事件发生后，就会去处理对应的事件，从而实现多路复用

多路复用与阻塞IO的区别

这里说一下多路复用与阻塞IO的区别

阻塞IO模式下，若线程因accept事件被阻塞，发生read事件后，仍需等待accept事件执行完成后，才能去处理read事件，这也正是阻塞IO的最大问题
多路复用模式下，一个事件发生后，若另一个事件处于阻塞状态，不会影响该事件的执行

异步IO

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所谓异步IO就是线程1调用方法后理解返回，不会被阻塞也不需要立即获取结果当方法的运行结果出来以后，由线程2将结果返回给线程1。

AIO

AIO 是上面讲到的异步IO，他是用来解决数据复制阶段的阻塞问题

同步意味着，在进行读写操作时，线程需要等待结果，还是相当于闲置
异步意味着，在进行读写操作时，线程不必等待结果，而是将来由操作系统来通过回调方式由另外的线程来获得结果

这里可以举一个异步读取文件内容的例子：

@Slf4j
public class TestAIO {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(Paths.get("data2.txt"), StandardOpenOption.READ);
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(16);
        log.debug("read begin...");
        channel.read(buffer, 0, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
            @Override   //read成功
            public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
                log.debug("read complete...{}",result);
                attachment.flip();
                ByteBufferUtil.debugAll(buffer);
            }
            @Override   //read失败
            public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {

            }
        });
        log.debug("read end...");
        System.in.read();
    }
}

结果如下，可以看见读取并打印结果确实是异步执行的

在这里插入图片描述