Java NIO的详细介绍

这篇文章主要讲解了“Java NIO的详细介绍”，文中的讲解内容简单清晰，易于学习与理解，下面请大家跟着小编的思路慢慢深入，一起来研究和学习“Java NIO的详细介绍”吧！

首先，我们需要弄清楚几个概念：同步和异步，阻塞和非阻塞。

同步和异步

1. 同步

进程触发 IO 操作的时候，必须亲自处理；

比如你必须亲自去银行取钱。

2. 异步

进程触发 IO 操作的时候，可以不亲自处理，它把操作委托给 OS 处理，委托的时候需要告知数据的地址和大小，然后自己去做别的事情，当 IO 操作结束后会得到通知；
比如你把银行卡给我，让我帮你去银行取钱，你需要告诉我银行卡密码和取多少钱，我取完了之后把钱给你。

3. 总结

自己干就是同步，别人干就是异步。

阻塞和非阻塞

1. 阻塞

进程触发 IO 操作的时候，如果此时此时没办法读或者写，那么进程就一直等待，直到读写结束；

比如你去银行 ATM 取钱，前面有人在排队，那么就要一直等待，直到你取完钱；

2. 非阻塞

进程触发 IO 操作的时候，如果此时此时没办法读或者写，那么就先去做别的，等到有通知后，再继续读写；

比如你去银行柜台取钱，人比较多，那就先领一个号，等着叫到号再去对应的窗口办理业务；这里稍微有些不太恰当的是，我们等待的过程中，还得听着叫号。
3. 总结

我要等着不能做其他事就是阻塞，我不用等可以做其他事就是异步。

BIO

同步阻塞；一个请求过来，应用程序开了一个线程，等 IO 准备好，IO 操作也是自己干；

采用 BIO 模型的服务端，由一个独立的 Acceptor 线程负责进行监听；在 while(true) 循环中调用 accept() 方法，等待客户端的请求；

一旦接收到请求，就可以建立套接字开始进行读写操作，这时候不再接收其他的请求，直到读写完成；

为了让 BIO 能够同时处理多个请求，那么就需要使用多线程处理；当服务端接收到请求，就为客户端创建一个线程进行处理，处理完成后再做线程销毁；

不过因为一个请求就要启动一个线程，所以开销是比较大的，启动和销毁线程开销很大，而且每个线程都要占用内存，所以可以引入线程池，可以在一定程度上减少线程创建和销毁的开销；这也被叫做 伪异步 IO。

线程池维护着 N 个线程和一个消息队列；当有请求接入时，服务端将 Socket 作为参数传递到一个线程任务中进行处理；通过对线程池最大线程数和消息队列大小进行控制，所以就算访问量高于服务端的承载能力，也不会因为服务端的资源耗尽而导致宕机；

这个模型在 请求量不高的时候，效率还是不错的，而且也不需要考虑限流的问题（控制线程池的最大线程数量）。

NIO

同步非阻塞；不用等待 IO 准备，准备好了会通知，不过 IO 操作还是要自己干；NIO 是一种多路复用机制，利用单线程轮询事件，Channel 来决定做什么，避免连接数多的时候，频繁进行线程切换导致性能问题（Select 阶段阻塞）。

听到这里，很多人可能已经懵了...什么是多路复用？Channel又是啥？Select 阶段到底是什么阶段？这里我用白话解释一下。

NIO是面向缓冲区的，可以将数据读取到一个缓冲区，稍后进行处理。NIO 有几个核心概念：

1. Channel 和 Buffer

Channel 可以理解成一个双向流，或者理解成一个通道，Buffer 就是缓存区，或者你就把它看做是一块内存空间，数据可以从 Channel 流进 Buffer ，也可以从 Buffer 流进 Channel 。

Channel 有很多种实现，比如：FileChannel 是从文件中读写数据，SocketChannel 通过 TCP 读写网络中的数据等等。

Buffer 也有多重类型，比如：ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等等，光看他们的名字就知道他们代表了不同的数据类型。

2. Selector

我们可以把 Selector 看做是一个管理员，可以管理多个 Channel ， Selector 能够知道到哪个 Channel 已经做好了读写的准备。这样一个线程只要操作这个管理员就可以了，相当于一个线程可以管理多个 Channel；一旦监听到有准备好的 Channel，就可以进行相应的处理。

不过 Java 原生的 NIO 不好用，直到 Netty 的出现。

AIO

异步非阻塞；因为事情不是自己做，其实也没有阻塞一说（都是非阻塞）；

AIO 是在 NIO 的基础上，引入异步通道的概念；NIO 是采用轮询的方式，不停地询问数据是否准备好了，准备好了就处理；AIO 是向操作系统注册 IO 监听，操作系统完成 IO 操作了之后，主动通知，触发响应的函数（自己不做，让操作系统来做）。

目前看，AIO 应该的还不是很广泛。

感谢各位的阅读，以上就是“Java NIO的详细介绍”的内容了，经过本文的学习后，相信大家对Java NIO的详细介绍这一问题有了更深刻的体会，具体使用情况还需要大家实践验证。这里是亿速云，小编将为大家推送更多相关知识点的文章，欢迎关注！