Java网络编程--IO NIO AIO(一)

一、IO NIO AIO

io、nio、aio的区别，类似于resin、apache、nginx在io处理上的区别，从多线程互不干扰的阻塞式执行(resin)，到轮询式的同步非阻塞式（apache），再到异步非阻塞式（nginx）。
三种io都在jdk中予以了支持。

1. IO （BIO）
   同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，每个线程亲自处理io并且一直等待io的完成，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
   IO的局限：IO是面向流的，阻塞式的，串行的一个过程。对每一个客户端的socket连接，IO都需要一个线程来处理，而且在此期间，这个线程一直被占用，直到socket关闭。在这期间，tcp的连接、数据的读取、数据的返回都是被阻塞的。也就是说这期间大量的浪费了cpu的时间片和线程占用的内存资源。
   每建立一个Socket连接时，同时创建一个新线程对该Socket进行单独通信（采用阻塞的方式通信）。这种方式具有很高的响应速度，并且控制起来也很简单，在连接数较少的时候非常有效，但是如果对每一个连接都产生一个线程的无疑是对系统资源的一种浪费，如果连接数较多将会出现资源不足的情况。
2. NIO （new IO） 从jdk1.4开始
   同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，每个线程亲自处理io，但有另外的线程轮询检查是否io准备完毕，不必等待io完成，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
   **NIO则是面向缓冲区的，非阻塞式的，基于选择器的，用一个线程来轮询监控多个数据传输通道，哪个通道准备好了（即有了一组可以处理的数据），就处理哪个通道。 **
   服务器端保存一个Socket连接列表，然后对这个列表进行轮询，如果发现某个Socket端口上有数据可读时（读就绪），则调用该socket连接的相应读操作；如果发现某个 Socket端口上有数据可写时（写就绪），则调用该socket连接的相应写操作；如果某个端口的Socket连接已经中断，则调用相应的析构方法关闭 该端口。这样能充分利用服务器资源，效率得到了很大提高。
3. AIO (Asynchronous io、NIO.2) 从jdk1.7开始
   异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，每个线程不必亲自处理io，而是委派os来处理，并且也不需要等待io完成了，如果完成后，os会通知的。
   在连接数不多的情况下，传统IO编写容易、方便使用。但是随着连接数的增多，问题传统IO就不行了。因为传统IO处理每个连接都要消耗一个线程，而程序的效率当线程数不多时是随着线程数的增加而增加，但是到一定的数量之后，是随着线程数的增加而减少。所以传统阻塞式IO的 瓶颈在于不能处理过多的连接。
   非阻塞式IO的出现的目的就是为了解决这个瓶颈。而非阻塞式IO是怎么实现的呢？非阻塞IO处理连接的线程数和连接数没有联系，也就是说处理10000个 连接非阻塞IO不需要10000个线程，你可以用1000个也可以用2000个线程来处理。因为非阻塞IO处理连接是异步的。当某个连接发送请求到服务 器，服务器把这个连接请求当作一个请求"事件"，并把这个"事件"分配给相应的函数处理。我们可以把这个处理函数放到线程中去执行，执行完就把线程归还。 这样一个线程就可以异步的处理多个事件。而阻塞式IO的线程的大部分时间都浪费在等待请求上了。
   然后NIO的非阻塞，需要一直轮询，也是一个比较耗资源的，所以出现AIO 。
   BIO、NIO、AIO适用场景
   ** BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。**
   **NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。 **
   AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。