Linux下的五种I/O模型
1)阻塞I/O（blocking I/O）
2)非阻塞I/O （nonblocking I/O）
3) I/O复用(select 和poll) （I/O multiplexing）
4)信号驱动I/O （signal driven I/O (SIGIO)）
5)异步I/O （asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)）
前面四种都是同步io、第五种是异步IO；
阻塞式：当程序没有获取到数据的时候，整个应用可能会产生阻塞，放弃了CPU执行，无法去做其他事情。
非阻塞式：不管有没有获取到数据，都必须立马返回一个结果，如果没有获取到数据的情况下返回一个错误标记，根据错误的标记不断轮询。BIO属于阻塞式的io操作。可以使用多线程实现异步I0，同时处理多个请求。缺点:非常消耗服务器资源CPU
阻塞IO的流程
BIO属于阻塞式的io操作。
可以使用多线程实现异步IO，同时处理多个请求。缺点:非常消耗服务器资源CPU
当我们在调用一个io函数的时候，如果没有获取到数据的情况下，那么就会一直等待；等待的过程中会导致整个应用程序一直是一个阻塞的过程，无法去做其他的实现。
IO复用
IO复用机制：IO实际指的就是网络的IO、多路也就是多个不同的tcp连接；复用也就是指使用同一个线程合并处理多个不同的IO操作，这样的话可以减少CPU资源。
信号驱动I/O
发出一个请求实现观察监听，当有数据的时候直接走我们异步回调；
异步IO
异步io也就是发出请求数据之后，剩下的事情完全实现异步完成
同步与异步
站在多线程的角度总结：
同步整个应用代码执行顺序是从上往下执行 并且返回到结果；
异步：开启多个不同的分支实现并行执行 每个线程互不影响；
站在web项目角度分析
默认的情况Http请求就是一个同步形式实现调用 基于请求与响应，如果我们响应非常耗时的话，会导致客户端一直等待（用户体验非常不好）
NIO
Java的nio是在Jdk1.4版本之后推出了一套新的io方案，这种io方案对原有io做了一次性能上的升级
NIO翻译成英文 no blocking io 简称为 nio 非阻塞io，不是new io。
比传统的io支持了面向缓冲区、基于通道实现的io的方案。
BIO 与 NIO 区别:
Bio是一个阻塞式的io,它是西向与流传输也就是根据每个字节实现传输效率非常低，
而我们的nio是雨向与缓冲区的非阻塞边.其中最大的亮点:运多路复用机制，
I0多路复用
多路实际上指的是多个不同的 tcp 连接。
复用:一个线程可以维护多个不同的io操作。
优点:占用cpu资源非常小、保证线程安全问题。
IO 多路复用实现原理
使用一个Java案例来描述IO多路复用的思路：
public class SocketNioTcpServer {
private static List listSocketChannel = new ArrayList<>();
private static ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(512);
public static void main(String[] args) {
try {
// 1.创建一个ServerSocketChannel
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 2. 绑定地址
ServerSocketChannel bind = serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
while (true) {
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
if (socketChannel != null) {
socketChannel.configureBlocking(false);
listSocketChannel.add(socketChannel);
}
for (SocketChannel scl : listSocketChannel) {
try {
int read = scl.read(byteBuffer);
if (read > 0) {
byteBuffer.flip();
Charset charset = Charset.forName("UTF-8");
String receiveText = charset.newDecoder().decode
(byteBuffer.asReadOnlyBuffer()).toString();
System.out.println("receiveText:" + receiveText);
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
NIO核心组件
通道（Channel）
通常我们nio所有的操作都是通过通道开始的，所有的通道都会注册到统一个选择器(Selector)上实现管理，在通过选择器将数据统一写入到 buffer中。
缓冲区(Buffer)
Buffer本质上就是一块内存区，可以用来读取数据，也就先将数据写入到缓冲区中、在统一的写入到硬盘上。
选择器(Selector)
Selector可以称做为选择器，也可以把它叫做多路复用器，可以在单线程的情况下可以去维护多个Channel，也可以去维护多个连接；
使用Java原生API实现NIO操作
public class NIOServer {
/**
* 创建一个选择器
*/
private Selector selector;
public void initServer(int port) throws IOException {
// 获得一个ServerSocketChannel通道
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
// 设置通道为非阻塞
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));
// 获得一个通道管理器
this.selector = Selector.open();
// 将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后，
// 当该事件到达时，selector.select()会返回，如果该事件没到达selector.select()会一直阻塞。
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
public void listen() throws IOException {
System.out.println("服务端启动成功！");
// 轮询访问selector
while (true) {
// 当注册的事件到达时，方法返回；否则,该方法会一直阻塞
int select = selector.select();
if (select == 0) {
continue;
}
// 获得selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件
Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator();
while (ite.hasNext()) {
SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next();
// 删除已选的key,以防重复处理
ite.remove();
if (key.isAcceptable()) {// 客户端请求连接事件
ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key.channel();
// 获得和客户端连接的通道
SocketChannel channel = server.accept();
// 设置成非阻塞
channel.configureBlocking(false);
// 在和客户端连接成功之后，为了可以接收到客户端的信息，需要给通道设置读的权限。
channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (key.isReadable()) {// 获得了可读的事件
read(key);
}
}
}
}
public void read(SelectionKey key) throws IOException {
// 服务器可读取消息:得到事件发生的Socket通道
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
// 创建读取的缓冲区
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(512);
channel.read(buffer);
byte[] data = buffer.array();
String msg = new String(data).trim();
System.out.println("服务端收到信息：" + msg);
ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes("utf-8"));
channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端
}
public static void main(String[] args) throws IOException {
NIOServer server = new NIOServer();
server.initServer(8000);
server.listen();
}
}
Redis为什么支持高并发
Redis官方没有windows版本redis，只有linux版本的reids。
Redis的底层是采用nio 多路io复用机制实现对多个不同的连接（tcp）实现io的复用；能够非常好的支持高并发，同时能够先天性支持线程安全的问题。为什么现场安全？因为使用一个线程维护多个不同的io操作 原理使用nio的选择器，将多个不同的Channel统一交给我们的selector(选择器管理)。
但是nio的实现在不同的操作系统上存在差别：在我们windows操作系统上使用 select 实现轮训机制、在linux操作系统使用epoll
备注：windows操作系统是没有epoll
在windows操作系统中使用select实现轮训机制时间复杂度是为 o(n),而且这种情况也会存在空轮训的情况，效率非常低、其次默认对我们的轮训有一定限制，所以这样的话很难支持上万tcp连接。
所以在这时候linux操作就出现epoll实现事件驱动回调形式通知，不会存在空轮训的情况，只是对活跃的socket实现主动回调，这样的性能有很大的提升 所以时间复杂度为是o(1)
注意：windows操作系统没有epoll、只有linux操作系统有。
所以为什么Nginx、redis能够支持非常高的并发 最终都是靠的linux版本的 io 多路复用机制epoll
到此这篇关于Netty与NIO超详细讲解的文章就介绍到这了,更多相关Netty NIO内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！