NIO/AIO

1 NIO

NEW IO 的简称，新的java I/O标准，jdk1.4纳入，有以下特点：

（1）NIO基于block块，以块（硬盘数据块）为单位处理数据，比旧式的io基于流的效率高。

（2）为各个基本类型类型提供缓存支持（buffer），最常用的是byteBuffer,用字节读写数据。

（3）使用通道channel，作为io抽象。旧io使用的是流。

（4）支持锁和内存映射文件的文件访问接口。内存映射文件是指可以通过channel的map方法，把文件整体映射到内存中，提高读写效率。

（5）提供了基于selector的异步网络io

*channel是nio的抽象，一端连接着buffer，读要从buffer读，写也要先写到buffer，另一端是要操作的文件或socket等。一般先得到文件的channel，然后声明一个buffer区域，再把buffer和channel连接起来如下。比如复制文件操作，可以从源文件和目标文件里建立两个channel，然后用一个buffer区，不断从源数据读取向目标数据写入。通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO，以及文件IO。

FileInputStream fin = new FileInputStream(new File("d:\\text.txt"));

FileChannel fc=fin.getChannel();

ByteBuffer byteBuffer=ByteBuffer.allocate(1024);

fc.read(byteBuffer);

* Buffer中有3个重要的参数：位置（position）、容量（capactiy）和上限（limit），还有一个可以用来读写转化的函数filp(),

position代表当前位置，在0和capacity之间的某个位置；capacity代表总容量；如果buffer写一部分数据，没有写满，那么position处在写的数据的末尾位置，这个时候如果想读，那么调用filp（），会把position重置为0，刚才的position位置，记录为limit，那么读的时候，读到limit为止就可以了。

*selector  允许单线程处理多个 Channel ，要使用Selector，得向Selector注册Channel，然后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，有如新连接进来，数据接收等。selector允许一个单独的线程来监视多个输入通道，你可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入，或者选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道。

*nio和 io 的区别

1）Java NIO和IO之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。 Java NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有需要处理的数据。

2）Java IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道。

3）io对应的是同步阻塞，nio使用了select轮询各种请求是否就绪，在没有请求就绪的情况下也会阻塞（阻塞的是调度线程），但并没有因为数据没准备好就阻塞应用线程，所以是同步非阻塞。

2 aio NIO在网络操作中，提供了非阻塞的方法，但是NIO的IO行为还是同步的。对AIO来说，则更加进了一步，它不是在IO准备好时再通知线程，而是在IO操作已经完成后，再给线程发出通知。因此AIO是不会阻塞的，此时我们的业务逻辑将变成一个回调函数，等待IO操作完成后，由系统自动触发。

*在AIO socket编程中，服务端通道是AsynchronousServerSocketChannel，这个类提供了一个open()静态工厂，一个bind()方法用于绑定服务端IP地址（还有端口号），另外还提供了accept()用于接收用户连接请求。在客户端使用的通道是AsynchronousSocketChannel,这个通道处理提供open静态工厂方法外，还提供了read和write方法。有两种回调方法，第一种是发出一个事件（accept read write等）之后要指定事件处理类（回调函数），AIO中的事件处理类是CompletionHandler<V,A>，这个接口定义了两个方法，分别在异步操作成功和失败时被回调；另一种是使用Future,根据get()方法得知是否完成。

* aio本身不会阻塞，对accept,read,write的调用都会立即返回，内核完成I/O操作以后，会将后续处理任务提交给线程池来执行，即回调；所以是异步非阻塞的。