Java基础IO流网络IO

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一、网络IO

网络编程的基本模型是C/S模型，即两个进程间的通信。
服务端提供IP和监听端口，客户端通过连接操作向服务端监听的地址发起连接请求，通过三次握手连接，如果连接成功建立，双方就可以通过套接字进行通信。 通信的方式就是指网络IO。

JDK1.7之后有网络编程模型：

1. BIO
2. NIO
3. AIO

BIO(传统的同步阻塞模型)开发中，ServerSocket负责绑定IP地址，启动监听端口；Socket负责发起连接操作。连接成功后，双方通过输入和输出流（网络IO）进行同步阻塞式通信。

NIO提供了与传统BIO模型中的Socket和ServerSocket相对应的SocketChannel和ServerSocketChannel两种不同的套接字通道实现。

AIO(NIO 2.0)引入了新的异步通道的概念，并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。异步的套接字通道时真正的异步非阻塞I/O，对应于UNIX网络编程中的事件驱动I/O（AIO）。AIO不需要过多的Selector对注册的通道进行轮询即可实现异步读写，从而简化了NIO的编程模型。

一、BIO流

BIO是一个典型的网络编程模型，是通常我们实现一个服务端程序的过程，步骤如下：

• 1. 主线程accept请求阻塞
• 2. 请求到达，创建新的线程来处理这个套接字，完成对客户端的响应。
• 3. 主线程继续accept下一个请求

这种模型有一个很大的问题是：当客户端连接增多时，服务端创建的线程也会暴涨，系统性能会急剧下降。因此，在此模型的基础上，类似于 tomcat的bio connector，采用的是线程池来避免对于每一个客户端都创建一个线程。有些地方把这种方式叫做伪异步IO(把请求抛到线程池中异步等待处理)。

二、NIO

JDK1.4开始引入了NIO类库，这里的NIO指的是New IO，主要是使用Selector多路复用器来实现。Selector在Linux等主流操作系统上是通过epoll实现的。

NIO的实现流程，类似于select：

• 1. 创建ServerSocketChannel监听客户端连接并绑定监听端口，设置为非阻塞模式。
• 2. 创建Reactor线程，创建多路复用器(Selector)并启动线程。
• 3. 将ServerSocketChannel注册到Reactor线程的Selector上。监听accept事件。
• 4. Selector在线程run方法中无线循环轮询准备就绪的Key。
• 5. Selector监听到新的客户端接入，处理新的请求，完成tcp三次握手，建立物理连接。
• 6. 将新的客户端连接注册到Selector上，监听读操作。读取客户端发送的网络消息。
• 7. 客户端发送的数据就绪则读取客户端请求，进行处理。

相比BIO，NIO的编程非常复杂。

三、AIO

JDK1.7引入NIO2.0，提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。其底层在windows上是通过IOCP，在Linux上是通过epoll来实现的(LinuxAsynchronousChannelProvider.java,UnixAsynchronousServerSocketChannelImpl.java)。

• 1. 创建AsynchronousServerSocketChannel，绑定监听端口
• 2. 调用AsynchronousServerSocketChannel的accpet方法，传入自己实现的CompletionHandler。包括上一步，都是非阻塞的
• 3. 连接传入，回调CompletionHandler的completed方法，在里面，调用AsynchronousSocketChannel的read方法，传入负责处理数据的CompletionHandler。
• 4. 数据就绪，触发负责处理数据的CompletionHandler的completed方法。继续做下一步处理即可。
• 5. 写入操作类似，也需要传入CompletionHandler。

其编程模型相比NIO有了不少的简化。