Java的IO、NIO、AIO了解

java提供了IO、NIO、AIO包，用于处理输入输出。

BIO：Block IO 同步阻塞式 IO，就是我们平常使用的传统 IO，它的特点是模式简单使用方便，并发处理能力低。
NIO：Non IO 同步非阻塞 IO，是传统 IO 的升级，客户端和服务器端通过 Channel（通道）通讯，实现了多路复用。
AIO：Asynchronous IO 是 NIO 的升级，也叫 NIO2，实现了异步非堵塞 IO ，异步 IO 的操作基于事件和回调机制
 

IO

IO就是我们常用的 java.io包，它基于流模型，提供了File 抽象、输入输出流等。因为是同步阻塞的，也有人称为BIO。好处就是可靠，返回后可以立刻知晓结果。
按数据分：字符流（InputStream、OutputStream）、字节流。
按操作分：输入流、输出流。

注：IO流的缓冲区是用来提高效率的。

 

NIO

NIO的三个主要组成部分：Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）。它们关系可以简单下图说明：

 

Channel

可以通过它读取和写入数据，类似IO中的流，不过它可以用于读、写或者同时用于读写。一个Channel绑定一个Buffer。
FileChannel
DatagramChannel
SocketChannel
ServerSocketChannel

Buffer

NIO有如下 buffer:
ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer
这些Buffer类型代表了不同的数据类型。换句话说，就是可以通过char，short，int，long，float 或 double类型来操作缓冲区中的字节。

Selector

Selector 对象上可以注册很多个Channel，监听各个Channel上发生的事件，当事件发生时决定Channel读写。这样使用Selector就可以做到用一个线程来处理所有的channels，毕竟线程之间的切换的代价很高。

创建selector

Selector selector = Selector.open();

注册channel的事件

channel.configureBlocking(false);// 注意这里channel一定要设置成异步模式，不然报错
SelectionKey key = channel.register(selector,SelectionKey.OP_READ);

对应事件说明：

事件	功能	对应判断方法
SelectionKey.OP_ACCEP	服务器监听到了客户连接，服务器可以接收这个连接	selectionKey.isAcceptable();
SelectionKey.OP_CONNECT	连接就绪事件，表示客户端与服务器的连接已经建立成功	selectionKey.isConnectable();
SelectionKey.OP_READ	读就绪事件，表示通道中已经有了可读的数据，可以执行读操作	selectionKey.isReadable();
SelectionKey.OP_WRITE	写就绪事件，表示已经可以向通道写数据	selectionKey.isWritable();

如果要处理比较大的数据，从性能考虑建议用MappedByteBuffer。

看下示例：

public class MyMain {

    public static void main(String[] args) throws IOException {

        ByteBuffer sendbuffer = ByteBuffer.allocate(2048);
        ByteBuffer receivebuffer = ByteBuffer.allocate(2048);

        // 1 创建一个 Selector用于注册。当事件发生时，seletor 告诉你发生了什么
        Selector selector = Selector.open();

        ServerSocketChannel socketChannel = ServerSocketChannel.open();
        socketChannel.configureBlocking(false);//  注意：一定要设置为 非阻塞的

        ServerSocket socket = socketChannel.socket();
        socket.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 2181));// 绑定到给定的端口

        // 注册 accept 事件。值得一说的是因为Channel一定要是异步的，因此这里不能用 FileChannel
        socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            // 这个方法会阻塞，直到至少有一个已注册的事件发生
            selector.select();
            // 返回此选择器的已选择键集。
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                SelectionKey selectionKey = iterator.next();
                iterator.remove();
                handleKey(selector, selectionKey, sendbuffer, receivebuffer);
            }
        }
    }

    // 处理请求
    private static void handleKey(Selector selector, SelectionKey selectionKey, ByteBuffer sendBuffer, ByteBuffer receivebuffer) throws IOException {
        // 接受请求
        SocketChannel client = null;
        int count = 0;
        // 测试此键的通道是否已准备好接受新的套接字连接。
        if (selectionKey.isAcceptable()) {
            System.out.println("通道连接已可用");
            // 返回为之创建此键的通道。
            ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
            // 接受到此通道套接字的连接。
            // 此方法返回的套接字通道（如果有）将处于阻塞模式。
            client = server.accept();
            // 配置为非阻塞
            client.configureBlocking(false);
            // 注册到selector，等待连接
            client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        } else if (selectionKey.isReadable()) {
            // 返回为之创建此键的通道。
            client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
            //将缓冲区清空以备下次读取
            receivebuffer.clear();
            //读取服务器发送来的数据到缓冲区中
            count = client.read(receivebuffer);
            if (count > 0) {
                System.out.println("从客户端获取的数据：" + new String(receivebuffer.array(), 0, count));
                client.register(selector, SelectionKey.OP_WRITE);
            }
        } else if (selectionKey.isWritable()) {
            System.out.println("可向客户端写数据");
            //将缓冲区清空以备下次写入
            sendBuffer.clear();
            // 返回为之创建此键的通道。
            client = (SocketChannel) selectionKey.channel();
            sendBuffer.put("Hellow world".getBytes());
            sendBuffer.flip();
            //输出到通道
            client.write(sendBuffer);
            System.out.println("服务器端向客户端发送数据");
            client.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
        }
    }
}

启动后，输入 http://localhost:2181/ 后，就会在控制台发现有请求和可读时间发现

AIO

即java NIO2。NIO是同步非阻塞的，提升了性能。但还是异步的。NIO2是异步的，因此也称即AIO，即Asynchronous IO。异步 IO 操作是基于事件和回调机制的。

看下例子：