Java NIO的詳細介紹

這篇文章主要講解了“Java NIO的詳細介紹”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Java NIO的詳細介紹”吧！

首先，我們需要弄清楚幾個概念：同步和異步，阻塞和非阻塞。

同步和異步

1. 同步

進程觸發(fā) IO 操作的時候，必須親自處理；

比如你必須親自去銀行取錢。

2. 異步

進程觸發(fā) IO 操作的時候，可以不親自處理，它把操作委托給 OS 處理，委托的時候需要告知數(shù)據(jù)的地址和大小，然后自己去做別的事情，當 IO 操作結束后會得到通知；
比如你把銀行卡給我，讓我?guī)湍闳ャy行取錢，你需要告訴我銀行卡密碼和取多少錢，我取完了之后把錢給你。

3. 總結

自己干就是同步，別人干就是異步。

阻塞和非阻塞

1. 阻塞

進程觸發(fā) IO 操作的時候，如果此時此時沒辦法讀或者寫，那么進程就一直等待，直到讀寫結束；

比如你去銀行 ATM 取錢，前面有人在排隊，那么就要一直等待，直到你取完錢；

2. 非阻塞

進程觸發(fā) IO 操作的時候，如果此時此時沒辦法讀或者寫，那么就先去做別的，等到有通知后，再繼續(xù)讀寫；

比如你去銀行柜臺取錢，人比較多，那就先領一個號，等著叫到號再去對應的窗口辦理業(yè)務；這里稍微有些不太恰當?shù)氖?，我們等待的過程中，還得聽著叫號。
3. 總結

我要等著不能做其他事就是阻塞，我不用等可以做其他事就是異步。

BIO

同步阻塞；一個請求過來，應用程序開了一個線程，等 IO 準備好，IO 操作也是自己干；

采用 BIO 模型的服務端，由一個獨立的 Acceptor 線程負責進行監(jiān)聽；在 while(true) 循環(huán)中調用 accept() 方法，等待客戶端的請求；

一旦接收到請求，就可以建立套接字開始進行讀寫操作，這時候不再接收其他的請求，直到讀寫完成；

為了讓 BIO 能夠同時處理多個請求，那么就需要使用多線程處理；當服務端接收到請求，就為客戶端創(chuàng)建一個線程進行處理，處理完成后再做線程銷毀；

不過因為一個請求就要啟動一個線程，所以開銷是比較大的，啟動和銷毀線程開銷很大，而且每個線程都要占用內存，所以可以引入線程池，可以在一定程度上減少線程創(chuàng)建和銷毀的開銷；這也被叫做 偽異步 IO。

線程池維護著 N 個線程和一個消息隊列；當有請求接入時，服務端將 Socket 作為參數(shù)傳遞到一個線程任務中進行處理；通過對線程池最大線程數(shù)和消息隊列大小進行控制，所以就算訪問量高于服務端的承載能力，也不會因為服務端的資源耗盡而導致宕機；

這個模型在 請求量不高的時候，效率還是不錯的，而且也不需要考慮限流的問題（控制線程池的最大線程數(shù)量）。

NIO

同步非阻塞；不用等待 IO 準備，準備好了會通知，不過 IO 操作還是要自己干；NIO 是一種多路復用機制，利用單線程輪詢事件，Channel 來決定做什么，避免連接數(shù)多的時候，頻繁進行線程切換導致性能問題（Select 階段阻塞）。

聽到這里，很多人可能已經懵了...什么是多路復用？Channel又是啥？Select 階段到底是什么階段？這里我用白話解釋一下。

NIO是面向緩沖區(qū)的，可以將數(shù)據(jù)讀取到一個緩沖區(qū)，稍后進行處理。NIO 有幾個核心概念：

1. Channel 和 Buffer

Channel 可以理解成一個雙向流，或者理解成一個通道，Buffer 就是緩存區(qū)，或者你就把它看做是一塊內存空間，數(shù)據(jù)可以從 Channel 流進 Buffer ，也可以從 Buffer 流進 Channel 。

Channel 有很多種實現(xiàn)，比如：FileChannel 是從文件中讀寫數(shù)據(jù)，SocketChannel 通過 TCP 讀寫網(wǎng)絡中的數(shù)據(jù)等等。

Buffer 也有多重類型，比如：ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等等，光看他們的名字就知道他們代表了不同的數(shù)據(jù)類型。

2. Selector

我們可以把 Selector 看做是一個管理員，可以管理多個 Channel ， Selector 能夠知道到哪個 Channel 已經做好了讀寫的準備。這樣一個線程只要操作這個管理員就可以了，相當于一個線程可以管理多個 Channel；一旦監(jiān)聽到有準備好的 Channel，就可以進行相應的處理。

不過 Java 原生的 NIO 不好用，直到 Netty 的出現(xiàn)。

AIO

異步非阻塞；因為事情不是自己做，其實也沒有阻塞一說（都是非阻塞）；

AIO 是在 NIO 的基礎上，引入異步通道的概念；NIO 是采用輪詢的方式，不停地詢問數(shù)據(jù)是否準備好了，準備好了就處理；AIO 是向操作系統(tǒng)注冊 IO 監(jiān)聽，操作系統(tǒng)完成 IO 操作了之后，主動通知，觸發(fā)響應的函數(shù)（自己不做，讓操作系統(tǒng)來做）。

目前看，AIO 應該的還不是很廣泛。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java NIO的詳細介紹”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Java NIO的詳細介紹這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！