学习Netty前对BIO、NIO、AIO的理解

概念

• Netty是一个提供了易于使用的API的客户端/服务器框架
• 高并发NIO（非阻塞IO）
• 传输快，零拷贝（在Java中，内存分为堆栈常量池等。假设现在我们有一些数据，我们需要从IO里面读取并且放到堆里面，那么一般都会从IO流将数据读入缓冲区，然后再从缓冲区里读到堆内存中。这样的话，数据要经过两次的拷贝才能到达最终的堆里。如果数据很大的话，其实会造成资源的浪费。而零拷贝是指它会去开辟一个新的堆内存，然后数据直接从IO读到新开辟的内存中，这样子就加快了数据的传输速度。）

阻塞与非阻塞

线程访问资源，该资源是否准备就绪的一种处理方式。
阻塞：线程A去请求一个资源，若该资源在处理中，它会一直等待，直到资源处理完毕。
非阻塞：线程B去请求一个资源，若该资源在处理中，它会去请求另外一个资源，若还是在处理中，就会一直去请求新的资源，而不会陷入等待。

同步与异步

同步和异步是指访问数据的一种机制。
同步：线程A去请求一个资源，并等待资源的处理，资源处理完成后，会通知到线程A。
异步：线程B请求一个资源，该资源在处理中，它会继续请求另外一个资源，这两个资源都处理完成后，会逐一以异步的方式通知给线程B。

BIO（同步阻塞，Block IO）

原理：专门有一个线程（accept），负责监听客户端的请求。只要有客户端和服务端建立了一个请求，那么它们之间都会产生一个新的线程来处理。如果客户端数量逐渐增多，那么客户端与服务器之间就会频繁的创建和销毁线程。这时候服务端会面临很大的压力，甚至崩溃。在后续一段时间里进行了改进，不再额外新增线程，而是使用线程池，这种方式其实也是一种伪异步IO。

NIO（同步非阻塞，Non-Block IO）

原理：客户端跟服务器通讯时，服务器会有一个多路复用器（Selector），也就是一个线程，它会去主动的轮询。假设客户端01与服务器建立连接，会在多路复用器里注册，注册完毕后产生一个通道（Channel）。每一个客户端与服务器建立连接都会产生一个与之对应的Channel。Channel是一个双向通道，可以进行数据的读写，这些数据的读写都会进入到缓冲区中（Buffer）。Channel相当于是一个读取的工具，每个客户端都可以理解为一个单独的Channel。读取方式都是非阻塞的读取，如果没有数据会直接跳过而不会同步的在这边干等着。Selector是一个单线程，整体来说线程资源开销很小，光这一个线程就能处理成千上万的客户端请求，客户端的增多也不会影响它的性能。

BIO与NIO一个比较重要的不同是，我们使用BIO的时候往往会引入多线程，每个连接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少量的多线程，每个连接共用一个线程。
NIO的最重要的地方是当一个连接创建后，不需要对应一个线程，这个连接会被注册到多路复用器上面，所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定，当这个线程中的多路复用器进行轮询的时候，发现连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，也就是一个请求一个线程模式。
NIO使用了多路复用器机制，以socket使用来说，多路复用器通过不断轮询各个连接的状态，只有在socket有流可读或者可写时，应用程序才需要去处理它，在线程的使用上，就不需要一个连接就必须使用一个处理线程了，而是只是有效请求时（确实需要进行I/O处理时），才会使用一个线程去处理，这样就避免了BIO模型下大量线程处于阻塞等待状态的情景。

AIO（异步非阻塞）

与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。 即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。

生活实例

• BIO：去上厕所，坑全满。此时我一直光等着，主动观察哪个坑好了，只要有坑位释放了，我立马去占坑。
• NIO：去上厕所，坑全满。此时我回到工位上继续写代码，然后时不时再主动去看下厕所里的人出来没，如果有坑了，我就立马去占坑。
• 异步阻塞：去上厕所，坑全满。我就在厕所里等着别人出来跟我说我可以去占坑了。（这种方式比较傻，别人都出来了，我当然就可以去占坑了，犯不着还要别人告诉我。）
• AIO：去上厕所，坑全满。此时我回到工位上继续写代码，如果厕所里有人出来了，他会主动跟我讲，我可以去占坑了。（非常高效）