Java NIO的詳細介紹

這篇文章主要講解了“Java NIO的詳細介紹”，文中的講解內容簡單清晰，易于學習與理解，下面請大家跟著小編的思路慢慢深入，一起來研究和學習“Java NIO的詳細介紹”吧！

首先，我們需要弄清楚幾個概念：同步和異步，阻塞和非阻塞。

同步和異步

1. 同步

進程觸發 IO 操作的時候，必須親自處理；

比如你必須親自去銀行取錢。

2. 異步

進程觸發 IO 操作的時候，可以不親自處理，它把操作委托給 OS 處理，委托的時候需要告知數據的地址和大小，然后自己去做別的事情，當 IO 操作結束后會得到通知；
比如你把銀行卡給我，讓我幫你去銀行取錢，你需要告訴我銀行卡密碼和取多少錢，我取完了之后把錢給你。

3. 總結

自己干就是同步，別人干就是異步。

阻塞和非阻塞

1. 阻塞

進程觸發 IO 操作的時候，如果此時此時沒辦法讀或者寫，那么進程就一直等待，直到讀寫結束；

比如你去銀行 ATM 取錢，前面有人在排隊，那么就要一直等待，直到你取完錢；

2. 非阻塞

進程觸發 IO 操作的時候，如果此時此時沒辦法讀或者寫，那么就先去做別的，等到有通知后，再繼續讀寫；

比如你去銀行柜臺取錢，人比較多，那就先領一個號，等著叫到號再去對應的窗口辦理業務；這里稍微有些不太恰當的是，我們等待的過程中，還得聽著叫號。
3. 總結

我要等著不能做其他事就是阻塞，我不用等可以做其他事就是異步。

BIO

同步阻塞；一個請求過來，應用程序開了一個線程，等 IO 準備好，IO 操作也是自己干；

采用 BIO 模型的服務端，由一個獨立的 Acceptor 線程負責進行監聽；在 while(true) 循環中調用 accept() 方法，等待客戶端的請求；

一旦接收到請求，就可以建立套接字開始進行讀寫操作，這時候不再接收其他的請求，直到讀寫完成；

為了讓 BIO 能夠同時處理多個請求，那么就需要使用多線程處理；當服務端接收到請求，就為客戶端創建一個線程進行處理，處理完成后再做線程銷毀；

不過因為一個請求就要啟動一個線程，所以開銷是比較大的，啟動和銷毀線程開銷很大，而且每個線程都要占用內存，所以可以引入線程池，可以在一定程度上減少線程創建和銷毀的開銷；這也被叫做 偽異步 IO。

線程池維護著 N 個線程和一個消息隊列；當有請求接入時，服務端將 Socket 作為參數傳遞到一個線程任務中進行處理；通過對線程池最大線程數和消息隊列大小進行控制，所以就算訪問量高于服務端的承載能力，也不會因為服務端的資源耗盡而導致宕機；

這個模型在 請求量不高的時候，效率還是不錯的，而且也不需要考慮限流的問題（控制線程池的最大線程數量）。

NIO

同步非阻塞；不用等待 IO 準備，準備好了會通知，不過 IO 操作還是要自己干；NIO 是一種多路復用機制，利用單線程輪詢事件，Channel 來決定做什么，避免連接數多的時候，頻繁進行線程切換導致性能問題（Select 階段阻塞）。

聽到這里，很多人可能已經懵了...什么是多路復用？Channel又是啥？Select 階段到底是什么階段？這里我用白話解釋一下。

NIO是面向緩沖區的，可以將數據讀取到一個緩沖區，稍后進行處理。NIO 有幾個核心概念：

1. Channel 和 Buffer

Channel 可以理解成一個雙向流，或者理解成一個通道，Buffer 就是緩存區，或者你就把它看做是一塊內存空間，數據可以從 Channel 流進 Buffer ，也可以從 Buffer 流進 Channel 。

Channel 有很多種實現，比如：FileChannel 是從文件中讀寫數據，SocketChannel 通過 TCP 讀寫網絡中的數據等等。

Buffer 也有多重類型，比如：ByteBuffer、CharBuffer、IntBuffer等等，光看他們的名字就知道他們代表了不同的數據類型。

2. Selector

我們可以把 Selector 看做是一個管理員，可以管理多個 Channel ， Selector 能夠知道到哪個 Channel 已經做好了讀寫的準備。這樣一個線程只要操作這個管理員就可以了，相當于一個線程可以管理多個 Channel；一旦監聽到有準備好的 Channel，就可以進行相應的處理。

不過 Java 原生的 NIO 不好用，直到 Netty 的出現。

AIO

異步非阻塞；因為事情不是自己做，其實也沒有阻塞一說（都是非阻塞）；

AIO 是在 NIO 的基礎上，引入異步通道的概念；NIO 是采用輪詢的方式，不停地詢問數據是否準備好了，準備好了就處理；AIO 是向操作系統注冊 IO 監聽，操作系統完成 IO 操作了之后，主動通知，觸發響應的函數（自己不做，讓操作系統來做）。

目前看，AIO 應該的還不是很廣泛。

感謝各位的閱讀，以上就是“Java NIO的詳細介紹”的內容了，經過本文的學習后，相信大家對Java NIO的詳細介紹這一問題有了更深刻的體會，具體使用情況還需要大家實踐驗證。這里是億速云，小編將為大家推送更多相關知識點的文章，歡迎關注！