Java网络编程基础(Netty预备知识)

今天在家休息，闲来无事，写篇博客，陶冶下情操~~~

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最近在重新学习Java网络编程基础，以便后续进行Netty的学习。

整理了一下重要的基础知识点，供大家参考。

正在读这篇随笔的你是否遇到过如下问题？

什么是BIO？什么是NIO？什么是AIO？什么是同步IO？什么是异步IO？什么是阻塞IO？什么是非阻塞IO？

为什么我感觉异步IO和非阻塞IO是一样的？

读完这篇随笔后相信大家就会明白了。

废话不多时，直接上干货。

一、阻塞IO和非阻塞IO、同步IO和异步IO

阻塞，通俗的说就是在干一件事情的时候不能干其他事情，直到当前正在干的事情完成为止。

一个IO操作其实分成了两个步骤：发起IO请求和实际的IO操作。
同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞，如果实际的IO读写阻塞请求进程，那么就是同步IO；如果不阻塞，而是操作系统帮你做完IO操作再将结果返回给你，那么就是异步IO。
阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞，如果阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO，如果不阻塞，那么就是非阻塞IO。

也就是说发起IO请求之后不能再去发起别的请求，那就是阻塞，否则是非阻塞。

如果实际IO操作的时候进程不能进行其他实际操作，那就是同步；否则是异步（因为是OS在实际进行IO操作，OS操作的时候，进程还可以做其他事情）。

所以异步和非阻塞看上去都是在做一件事情的时候还能做别的事情，好像是一样的，但是却对应于IO操作的两个不同步骤。

另外，同步和异步说的是进程和进程（OS）之间；而阻塞和非阻塞说的是进程内部。

我们来举个通俗的例子：

你想吃金拱门了：
.你点了份汉堡，然后在收银台前等着，还不停的问收银妹子“好了没啊，饿死了”-----同步阻塞
.你点了份汉堡，然后找个位置坐下打起了王者农药，然后隔一会儿去问下收银妹子“好了没啊，饿死了”-----同步非阻塞
.打王者农药的时候，收银台的妹子说汉堡好了，让你自己过去取-----异步阻塞
.汉堡好了之后，收银台的妹子把做好的汉堡端给你-----异步非阻塞

IO操作可以分为3类：同步阻塞（即早期的IO操作）、同步非阻塞（NIO）、异步（AIO）。

同步阻塞： 
在此种方式下，用户进程在发起一个IO操作以后，必须等待IO操作的完成，只有当真正完成了IO操作以后，用户进程才能运行。JAVA传统的IO模型属于此种方式。 
同步非阻塞： 
在此种方式下，用户进程发起一个IO操作以后便可返回做其它事情，但是用户进程需要时不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。其中目前JAVA的NIO就属于同步非阻塞IO。 
异步： 
此种方式下是指应用发起一个IO操作以后，不等待内核IO操作的完成，等内核完成IO操作以后会通知应用程序。”

----------以上内容参考了https://blog.csdn.net/u013851082/article/details/53942947

二、BIO、NIO、AIO

理解了同步和异步、阻塞和非阻塞之后我们来分别看下java的各种IO：

1.BIO（同步阻塞IO）

JDK1.4之前使用的IO操作，客户端通过Socket来实现，服务器端通过ServerSocket来实现；客户端和服务器通过一条inputStream和一个outputStream进行通信

从上图中可以看出每个客户端和服务器之间都会存在两条流，一个输入流一个输出流（图中是相对于客户端来说的，客户端的输入流就是服务器的输入流，客户端的输出流就是服务器的输入流）。

另外，服务器在和客户端1通信的时候不能同时和客户端2进行通信。

2.NIO（同步非阻塞IO）

JDK1.4之后开始使用NIO

NIO引入了三个概念：Selector（选择器，也叫多路复用器）、Buffer（缓冲区）、Channel（双向通道）。

Java NIO采用了channel进行数据传输，而不是单向的流（stream），channel中的数据是先写入缓冲然后处理，同样数据的读取也是到缓冲区里面去读。

在通道上可以注册我们感兴趣的事件。一共有以下四种事件：

服务端接收客户端连接事件 SelectionKey.OP_ACCEPT()
客户端连接服务端事件 SelectionKey.OP_CONNECT()
读事件 SelectionKey.OP_READ()
写事件 SelectionKey.OP_WRITE()

服务端和客户端各自维护一个管理通道的对象，我们称之为selector，该对象能检测一个或多个通道 (channel) 上的事件。

selector用来轮询所有channel，用来发现就绪的channel。

3.AIO（异步IO）

JDK 1.7中开始引入AIO，也就是NIO 2.0。AIO引入新的异步通道的概念，并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。

三、三种I/O的对比：

在网上看到一张图，分享一下