Java—NIO

作者：武师叔

2022 年 6 月 23 日
本文字数：1376 字
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NIO

基本概念

IO 模型

BIO 同步阻塞

在服务器和客户端通信的过程中，服务器线程会一直等待请求结果返回，无法处理其他请求。

NIO 同步非阻塞

在服务器和客户端通信的过程中，服务器线程可以先处理其他请求，定时检查结果是否返回。

AIO 异步非阻塞

在服务器和客户端通信的过程中，服务器线程可以先处理其他请求，客户端会主动通知服务器返回了结果。

NIO 模式

BIO 通信通常使用线程池机制实现伪异步：每建立一个连接就创建一个线程，在执行读写操作时该线程将被阻塞，直到数据流读写完成。在高并发情况下会有大量线程被创建并阻塞、CPU 将频繁切换线程，非常消耗计算机资源。

因此 JDK 1.4 引入了 NIO 模型，相关类存储在 java.nio 文件夹内，使用时需要进行导入。NIO 模型中，在执行读写操作时数据会先存入缓冲区，该线程可以先处理其他连接，一定时间后再对缓冲区读取或写出。

Buffer：【缓冲区】暂存将要写入或者要读出的数据。
Channel：【全双工通道】对缓冲区数据读写，在通道内部支持同时读写。
Selector：【选择器】用于单线程同时管理多个通道，选择器会对多个客户进行轮询，使一个线程可以同时处理多个请求。

JDK 1.7 引入了 AIO 模型，相关类存储在 java.aio 文件夹内。但在 Linux 底层 AIO 实现本质仍为轮询，所以 AIO 相比于 NIO 的性能提升非常有限。目前主流的 IO 模式仍为 NIO 。

Netty

Java 提供的 NIO 编程非常复杂，开发工作量和难度巨大。且可能会产生空轮询，导致 CPU 占用率 100% 。

于是我们引入了 Netty 开源框架封装 NIO 通信，是目前主流的使用方式。用于开发高性能高并发的 IO 程序。

Netty

Netty 框架

但 NIO 编程复杂自行实现 bug 极多，目前主流的 NIO 通信使用 Netty 开源框架。

public class NettyOioServer {
    public void server(int port) throws Exception {        final ByteBuf buf = Unpooled.unreleasableBuffer(                Unpooled.copiedBuffer("Hi!\r\n", Charset.forName("UTF-8")));        EventLoopGroup group = new OioEventLoopGroup();        try {            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();        // 负责连接的池
            b.group(group)                                    //2             .channel(OioServerSocketChannel.class)             .localAddress(new InetSocketAddress(port))             .childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {    // 初始化                 @Override                 public void initChannel(SocketChannel ch)                      throws Exception {                     ch.pipeline().addLast(new ChannelInboundHandlerAdapter() {            //4                         @Override                         public void channelActive(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {                             ctx.writeAndFlush(buf.duplicate()).addListener(ChannelFutureListener.CLOSE);//5                         }                     });                 }             });            ChannelFuture f = b.bind().sync();  //6            f.channel().closeFuture().sync();        } finally {            group.shutdownGracefully().sync();        //7        }    }}

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武师叔

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每天丰富自己，去过自己想要的生活！ 2022.04.28 加入

一个喜欢最新技术，研发的人工智能专业的大二学生，用自己的代码做一些有意义的事情！目前大二结束有去大厂研发岗实习的计划，每天丰富自己的技术，去过自己想要的实习生活。

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