网络模型BIO/NIO
网络模型BIO/NIO
- BIO
- NIO
- selector
- channel
- buffer
- NIO优点
BIO
BIO是传统的同步阻塞IO。对于一次读取IO的操作，数据并不会直接拷贝到程序缓冲区。通常包括两个不同阶段：
- 等待数据准备好，到达内核缓冲区
- 从内核向进程复制数据。
对于一个套接字上的输入操作，第一步通常涉及等待数据从网络中到达，当所有等待分组到达时，它被复制到内核中的某个缓冲区。第二步就是把数据从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区。
应用进程：负责收取消息
若数据没准备好，会一直阻塞。
来一个用户，起一个线程。
缺点：
- 同步阻塞接收数据的方式比较低效
- 这种客户端和线程1：1的模式比较消耗资源，如果客户端较多则服务器承受不住压力。
NIO
NIO即I/O复用模型，是同步非阻塞模型。
NIO原理：应用进程去内核调用数据，用selector去帮助应用进程监听内核，如果数据准备好了，selector会通知应用进程有数据了，然后应用进程再去读取数据。
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。
NIO包括三大组件：
- selector（多路复用器）
- channel（通道）
- buffer（缓冲区）
selector
NIO模型的核心，用来监听内核。
Selector与Channel是相互配合使用的，这些channel需要我们通过代码手动的注册到selector上，但此时Channel必须为非阻塞模式。
然后selector会监听所有的channel，一旦有事件发生，selector会通知用户，用户会根据监听到的事件类型做出不同的处理，
Selector可以监听Channel的四种状态（Connect、Accept、Read、Write），当监听到某一Channel的某个状态时，才允许对Channel进行相应的操作。
- Connect：某一个客户端连接成功后
- Accept：准备好进行连接
- Read:可读
- Write:可写
channel
传统IO操作对read()或write()方法的调用，可能会因为没有数据可读/可写而阻塞，直到有数据响应。也就是说读写数据的IO调用，可能会无限期的阻塞等待，效率依赖网络传输的速度。最重要的是在调用一个方法前，无法知道是否会被阻塞。
NIO的Channel抽象了一个重要特征就是可以通过配置它的阻塞行为，来实现非阻塞式的通道。
serverSocketChannel.configureBlocking(false);//设置为非阻塞模式
Channel是一个双向通道，与传统IO操作只允许单向的读写不同的是，NIO的Channel允许在一个通道上进行读和写的操作。
客户端 服务器 都会对应一个自己的channel，并且这个channel是唯一的。
- 与用户IO连接，通过channel就可以进行读写操作。可以监听到什么时候进行了读操作，写操作。
- 与用户socket也连接，所以只要监听channel，就能监听到客户端或服务器发生的所有事件。
- 并且我们可以直接使用channel进行消息的发送，也可以直接使用channel进行连接的建立。
buffer
channel在发送数据的时候不能直接将数据本身进行发送，需要将数据放在buffer中，进行传输。
buffer–类似于数组，是NIO模型提供的一种数据结构，便于我们操作。
channel和buffer之间的关系：
buffer的分配：
对buffer对象的操作首先进行分配，buffer提供一个allocate(int capacity)方法分配一个指定字节大小的对象。
向buffer中写数据：
- 从channel写到buffer
int bytes = channel.read(buf); //将channel中的数据读取到buf中
- 通过put方法写到buffer
buf.put(byte); //将数据通过put()方法写入到buf中
flip()方法：
将Buffer从写模式切换到读模式，调用flip()方法会将position设置为0，并将limit设置为之前的position的值。
sendBuffer.clear();//每次要清空
SocketChannel client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
String sendMsg = "Server recv hello";
sendBuffer.put(sendMsg.getBytes());//将信息放入buffer
sendBuffer.flip();//put后标志位发生改变，要将其移至首部
从buffer中读数据
- 从buffer读取数据到channel
client.write(sendBuffer);//将channel数据写入buffer中
- 通过buffer的get方法读取数据
byte bt = buf.get(); //从buf中读取一个byte
NIO优点
- 通过Channel注册到Selector上的状态来实现一种客户端与服务端的通信。
- Channel中数据的读取是通过Buffer , 一种非阻塞的读取方式。
- Selector 多路复用器 单线程模型， 线程的资源开销相对比较小。