三十八

• ByteBuffer：NIO的数据传输是基于缓冲区的, ByteBuffer正是NIO数据传输中所使用的缓冲区抽象. ByteBuffer支持在堆外分配内存. 一般的I/O操作, 都需要进行系统调用，这样会先切换到内核态，内核态要先从文件读取数据到它的缓冲区，只有等数据准备完毕后，才会从内核态把数据写到用户态，所谓的阻塞IO其实就是说的在等待数据准备好的这段时间内进行阻塞.

• Channel：它类似于文件描述符，简单地来说它代表了一个实体（如一个硬件设备、文件、Socket或者一个能够执行一个或多个不同的I/O操作的程序组件）。你可以从一个Channel中读取数据到缓冲区，也可以将一个缓冲区中的数据写入到Channel。

• Selector：选择器是NIO实现的关键，NIO采用的是I/O多路复用的方式来实现非阻塞，Selector通过在一个线程中监听每个Channel的IO事件来确定有哪些已经准备好进行IO操作的Channel，因此可以在任何时间检查任意的读操作或写操作的完成状态。这种方式避免了等待IO操作准备数据时的阻塞，使用较少的线程便可以处理许多连接，减少了线程切换与维护的开销。

2. Unix中五种I/O模型

• 阻塞I/O模型 是最常见的I/O模型，通常我们使用的InputStream/OutputStream都是基于阻塞I/O模型。在上图中，我们使用UDP作为例子，recvfrom()函数是UDP协议用于接收数据的函数，它需要使用系统调用并一直阻塞到内核将数据准备好，之后再由内核缓冲区复制数据到用户态（即是recvfrom()接收到数据），所谓阻塞就是在等待内核准备数据的这段时间内什么也不干。 就像去餐厅吃饭等饭做好的时间段中,什么都做不了只能干等.

• 非阻塞I/O模型 内核在数据尚未准备好的情况下回返回一个错误码EWOULDBLOCK，而recvfrom并没有在失败的情况下选择阻塞休眠，而是不断地向内核询问是否已经准备完毕，在上图中，前三次内核都返回了EWOULDBLOCK，直到第四次询问时，内核数据准备完毕，然后开始将内核中缓存的数据复制到用户态。这种不断询问内核以查看某种状态是否完成的方式被称为polling（轮询）。 即点了饭后不干等,而是不断去问好了没.

• I/O多路复用 其思想跟非阻塞I/O是一样的，只不过在非阻塞I/O中，是在recvfrom的用户态（或一个线程）中去轮询内核，这种方式会消耗大量的CPU时间。而I/O多路复用则是通过select()或poll()系统调用来负责进行轮询，以实现监听I/O读写事件的状态。如上图中，select监听到一个datagram可读时，就交由recvfrom去发送系统调用将内核中的数据复制到用户态。这种方式的优点很明显，通过I/O多路复用可以监听多个文件描述符，且在内核中完成监控的任务。但缺点是至少需要两个系统调用（select()与recvfrom()）。

Unix中提供了两种I/O多路复用函数，select()和poll()。 后来推出了更高效的实现叫epoll(),其采用了事件驱动的方式而不是轮询

• 信号驱动I/O模型 使用到了信号，内核在数据准备就绪时会通过信号来进行通知

• 异步I/O模型 同样依赖于信号处理程序来进行通知，但与以上I/O模型都不相同的是，异步I/O模型通知的是I/O操作已经完成，而不是数据准备完成。

我们之前讨论的各种I/O模型无论是阻塞还是非阻塞，它们所说的阻塞都是指的数据准备阶段. 可以说异步I/O模型才是真正的非阻塞，主进程只管做自己的事情，然后在I/O操作完成时调用回调函数来完成一些对数据的处理操作即可.

ByteBuf 在Java NIO中提供了ByteBuffer作为字节缓冲区容器，但该类的API使用起来不太方便，所以Netty实现了ByteBuf作为更方便的容器