NIO网络模型

1. NIO简介

NIO：Non-blocking I/O 或 New I/O

• 从特性出发：非阻塞IO
• 从年龄出发：新IO，在原始IO之后出现的

诞生：从 JDK 1.4 引入的全新的输入输出标准库，重新设计的一套IO标准

职务：高并发网络服务器支持岗。作为原始IO的补充，为了应对高性能高并发的应用场景。

2. 编程模型

模型：对事物共性的抽象（个人理解：用一个统一的方法解决一系列相似的问题）

编程模型：对编程共性的抽象（个人理解：用一个统一的编程方法解决一系列相似的问题）

2.1 BIO网络模型

BIO：Blocking I/O，阻塞IO。

传统的 BIO 通过socket.read()读取服务端的数据，如果TCP RecvBuffer里没有数据，函数会一直阻塞，直到收到数据，返回读到的数据。

当有很多客户端访问服务端，但客户端未发送数据，服务端线程处于线程阻塞，等待客户端响应，这样可能会导致服务端崩溃。

在大量并发的情况下，接入的客户端过多，会出现问题。

BIO网络模型的缺点：

• 阻塞式I/O模型。（服务端必须等待客户端的再次请求）
• 弹性伸缩能力差。（客户端与服务端的线程数时 1:1 的关系）
• 多线程耗资源（线程创建、销毁，或大量线程处于服务器端都会使得服务端的CPU调度资源受到影响）

2.2 NIO网络模型

selector：负责管理与客户端建立的多个连接，负责监听注册到上面的一些事件，如有新连接接入、当前连接上有可读消息或可写消息。一旦事件被其监听到，就会调用对应的事件处理器来完成对事件的响应。

主要功能：接收所有与客户端socket的连接，并且监听它们关心的事件，当这个事件发生之后，就会调用相应的事件处理器来处理这个事件。

2.3 NIO网络模型改进

• 非阻塞式I/O模型。（服务器端提供一个单线程的Selector来统一管理客户端socket接入的所有连接，并负责每个连接所关心的事件）
• 弹性伸缩能力强。（服务器端不再是通过多个线程来处理请求，而是通过一个线程来处理所有请求，对应关系变为 N:1）
• 单线程节省资源。（线程频繁创建、销毁，线程之间的上下文切换等带来的资源消耗得要缓解）

3. NIO网络编程详解

NIO核心类：

• Channel：通道
• Buffer：缓冲区
• Selector：选择器 或 多路复用器

3.1 Channel简介

3.1.1 Channe特性

（1）双向性

​ Channel是信息传输的通道，是 JDK NIO中对输入输出方式的另一种抽象，可以类比BIO中的流的概念。但与流不同的是，流是单向传输，有InputStream（）、OutputStream（），而Channel是双向传输，即可读，又可写。

（2）非阻塞性

​ Channel可以工作在非阻塞模式下，正是由于这个特性，构成了NIO的基础。

（3）操作唯一性

​ 操作Channel的唯一方式是使用Buffer，通过Buffer操作Channel实现数据块的读写。Buffer本质上就是一个字节数组。

3.1.2 Channel核心实现类

• 文件类：FileChannel
• UDP类：DatagramChannel
• TCP类：ServerSocketChannel / SocketChannel

Socket回顾：

/********** 服务端 **********/

// 1. 监听端口
ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(