Java AIO异步IO详解

我的尾巴去哪了
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Java AIO（Asynchronous IO）是相对于Java传统IO（同步阻塞IO）而言的，它是一种基于事件驱动的异步IO模型。

在传统IO中，我们要等待文件读取或网络传输完成后才能进行下一步操作，这种方式往往会阻塞进程，导致并发量低下。而Java AIO则采用了异步IO模型，即当IO操作完成后才会通知应用程序进行下一步操作，这样就可以在等待IO完成的同时进行其他操作，提高了并发量和系统的响应速度。

Java AIO核心是基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）的，其中，通道负责向操作系统发起IO请求，缓冲区则负责存储IO操作的数据。具体过程如下：

  1. 准备好缓冲区

  2. 向操作系统发起读取/写入请求

  3. 操作系统异步完成读取/写入请求后，通知Java程序

  4. 缓冲区中的数据可以被读取/写入。

对于AIO的开发使用，我们可以使用Java NIO的异步API来实现。在Java NIO中，NIO的异步IO主要通过AsynchronousChannel和CompletionHandler两个类来实现。

  • AsynchronousChannel：异步通道。这个类主要是用来发起IO请求和处理IO操作完成后的通知。
  • CompletionHandler：完成通知处理器。主要用于异步IO完成后的回调处理。

下面是一个使用Java AIO读取文件的示例：

import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousFileChannel;
import java.nio.charset.Charset;
import java.nio.file.Path;
import java.nio.file.Paths;
import java.util.concurrent.Future;

public class AIOFileReader {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        Path path = Paths.get("D:\\test.txt");
        AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path);

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        long position = 0;

        Future<Integer> operation = fileChannel.read(buffer, position);

        while (!operation.isDone()) {
            // do something else
        }

        buffer.flip();
        String data = Charset.defaultCharset().decode(buffer).toString();
        System.out.println(data);

        fileChannel.close();
    }
}

我们首先使用AsynchronousFileChannel打开了一个文件通道，接着创建一个ByteBuffer缓冲区，指定从文件的起始位置开始读取，最后通过调用fileChannel.read(buffer, position)发起读取请求。

接下来，我们通过while循环来等待读取操作的完成，当操作完成时，我们将读取到的数据解码为字符串并输出。

最后，我们需要关闭通道。

ps:

Java AIO适用于大文件和多路复用的网络通信场景，但对于小文件和单路的通信场景，使用Java传统IO甚至是更优的选择。所以在使用AIO时需要根据不同的场景进行选择。

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