java支持3种网络编程模型，以及在web项目中的应用

之前有总结过linux中的5种IO模型
https://blog.csdn.net/weixin_45068892/article/details/127424119

本次主要讲一下java中支持的IO模型。

Java共支持3种网络编程IO模式，及应用场景

BIO
NIO
AIO
https://blog.csdn.net/CSDN_GIA/article/details/128535848

BIO

基本介绍

适用场景： 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，JKD1.4以前的唯一选择，但程序简单易理解。

缺点：一个客户端连接对应一个处理线程，没办法同时处理多个连接
改进：多线程处理
来一个客户端，开启一个新的线程在后端处理
弊端：C10K问题

connect 10*1000个连接：
服务端扛不住，内存不够
链接太多，服务端资源不够
改进：使用线程池：
但是这样 并发数也就限制在了线程池的数量这里

NIO

基本介绍

• Java NIO（New IO）也称之为 java non-blocking IO是从Java 1.4版本开始引入的一个新的IO API，可以替代标准的Java IO API。NIO与原来的IO有同样的作用和目的，但是使用的方式完全不同，NIO支持面向缓冲区的、基于通道的IO操作。NIO将以更加高效的方式进行文件的读写操作。NIO可以理解为非阻塞IO,传统的IO的read和write只能阻塞执行，线程在读写IO期间不能干其他事情，比如调用socket.read()时，如果服务器一直没有数据传输过来，线程就一直阻塞，而NIO中可以配置socket为非阻塞模式。

• NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下，并且对原 java.io 包中的很多类进行改写。

• NIO 有三大核心部分：Channel( 通道) ，Buffer( 缓冲区), Selector( 选择器)

• Java NIO 的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，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。 非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。

• NIO可以做到用一个线程来处理多个操作。假设有 1000 个请求过来,根据实际情况，可以分配20 或者 80个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样，非得分配 1000 个。

适用场景：

连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等。编程复杂，JDK1.4开始支持

NIO 和 BIO 的比较

• BIO 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据,块 I/O 的效率比流 I/O 高很多
• BIO 是阻塞的，NIO 则是非阻塞的
• BIO 基于字节流和字符流进行操作，而 NIO 基于 Channel(通道)和 Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择器)用于监听多个通道的事件（比如：连接请求，数据到达等），因此使用单个线程就可以监听多个客户端通道

IO多路复用 = NIO + Selector

原始的NIO:

多路复用的NIO:

基于epoll的NIO:

I/O多路复用底层主要用的Linux 内核·函数（select，poll，epoll）来实现，windows不支持epoll实现，windows底层是基于winsock2的select函数实现的(不开源)

Redis线程模型

Redis是典型的基于epoll的NIO线程模型(nginx也是)，epoll实例收集所有事件(连接与读写事件)，由一个服务端线程连续处理所有事件命令。
Redis底层关于epoll的源码实现在redis的src源码目录的ae_epoll.c文件里。

AIO

基本介绍

Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，基于NIO的，可以称之为NIO2.0，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，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

适用场景：

连接数目较多且连接比较长（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。

三种IO比较

特点：

Java BIO ： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，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。
Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，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。
Java AIO(NIO.2) ： 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。

适用场景：

BIO：适用于连接数目少，而且服务器资源对于我们已知的连接来说，比较充足，开发简单；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：相对BIO来说，开发难度较高，但是客户连接数目比较高。值得我们注意的是，由于NIO是单一的线程轮询来处理数据，需要避免每个任务执行的时间过长，防止其他线程出现过长的等待；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：接受的连接数目多，相对于NIO来说，是异步出来，可以接受某个任务花费过长的时间，但是开发难度比较高，维护起来也不简单。适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。