Netty学习第二节Java IO通信

一、Java IO通信

名词解释：

BIO通信：

      采用BIO通信模型的服务端，通常由一个独立的Acceptor线程负责监听客户端连接，在接收到客户端请求后，为每一个客户端建立一个新的线程负责进行链路处理，处理完成之后，可以通过输出流返回应答给客户端，此时线程销毁。这就是典型的一次请求一次应答模式。

      该模型的最大缺陷就是缺乏弹性伸缩能力，当客户端并发访问量增加以后，服务端的线程个数和客户端的并发访问数成一比一的正比关系，由于线程是Java虚拟机非常宝贵的资源，当线程数膨胀后，系统的性能将急剧下降，随着并发访问量的继续增大，系统将发生线程堆栈溢出，创建新线程失败等问题，最终导致系统宕机或线程僵死，不能对外提供服务，BIO通信模型的特点。

BIO通信模型

伪异步IO通信：

       当有新的客户端接入的时候，将客户端的socket封装成一个task，投递到后端的线程池中进行处理，JDK的线程池维护一个消息队列和N个活跃的线程，对消息队列中的任务，进行相关的处理，当有M个客户端接入的时候，服务端将会创建一个具有N个线程的线程池，来对客户端的请求进行处理，由于线程池可以设置消息队列的大小和最大线程数，因此它的线程占据数是可控的，无论多少个客户端并发访问，都不会导致客户的耗尽和宕机，但是，同样存在不足之处，当有大量的客户端接入的时候，随着并发访问量的不断增加，伪异步IO通信可能造成线程池的阻塞。

（与BIO区别：服务端不在针对每一个客户端来创建一个独立的线程，由一个线程池来处理所有客户端的接入。）

伪异步IO通信模型

NIO通信：

      缓冲区Buffer它是一个对象，包含一些要写入和读出的数据，在NIO类库中加入Buffer对象，体现了新库与原IO 的区别，在面向流的IO中，可以将数据直接写入或将数据读到Stream对象中，在NIO库中，所有数据都是用缓冲区处理的，读取数据的时候，是直接读到缓冲区中的，在写入数据中，是直接写入到缓冲区中，任何时候的访问缓冲区操作，都是通过缓冲区操作的。

      网络数据通过Channel读取和写入，通道与流的不同之处是，通道是双向的，流只是在一个方向上移动，一个流必须是InputStream或者OutputStream的子类,而通道可以进行读和写,或者二者同时进行.

      多路复用器selector,它是JavaNIO编程的基础,提供了选择已经就绪了的任务的能力,selector会不断轮询,注册在其上的Channel,如果某个Channel上发生读和写的事件,那么这个Channel就处于就绪状态,会被selector轮询出来,然后通过selectionKey,可以获取就绪Channel的集合,进行后续的IO操作,由于JDK使用了epoil代替了传统的select实现,所以它并没有最大连接数的限制,可以接入成千上万的客户端,在IO通信领域是一个巨大的进步.

AIO通信:

     1、 是连接注册读写事件和回调函数

     2、读写方法异步

     3、主动通知程序的

 提供了两种方式获取操作结果，第一种方式就是通过Java.Util.concurrent.Future异步类来表示操作的结果,第二种方式就是执行异步操作的时候,传入一个Java..nio.channels.CompletionHandler的接口的实现类作为操作完成回调,AIO的异步套接字通道是真正的异步非阻塞IO,对应于Unix网络编程中的事件驱动IO,它不需要通过多路复用器,对注册的通道进行轮询操作即可实现异步读写,从而简化了NIO的编程模型.

四种IO的对比:

      从客户端的个数角度:

         BIO:IO数是成1比1的对应关系,

         伪异步IO:IO数是成M比N的对应关系.(当有M个客户端接入的时候, 伪异步IO服务端会创建一个有N个线程的线程池,对线程进行处理)

         NIO:是M比1异步通信IO

         AIO:是M比0的对应关系,不需要启动额外的IO线程,是被动回调的

   从IO类型角度:

           BIO:阻塞同步的IO

            伪异步IO:阻塞同步的IO

             NIO:非阻塞同步的IO

              AIO:非阻塞异步的IO

  从API使用难度角度:

             BIO:简单

            伪异步IO:简单

             NIO:非阻塞同步的IO是复杂的

              AIO:比NIO简单,比其他复杂

 从调试难度角度:

              BIO:简单

              伪异步IO:简单

              NIO:非阻塞同步的IO是复杂的

              AIO:比NIO简单,比其他复杂

   从可靠性角度:

              BIO:差

              伪异步IO:比BIO强,也差

              NIO:高

              AIO:高

    从吞吐量角度:

                BIO:低

                伪异步IO:中等

                NIO:高

                AIO:高