JAVA NIO简介

一、IO读写介绍

无论是Socket的读写还是文件的读写，用户程序进行IO的读写，基本上会用到read&write两大系统调用。可能不同操作系统，名称不完全一样，但是功能是一样的。

read系统调用，并不是把数据直接从物理设备，读数据到内存。write系统调用，也不是直接把数据，写入到物理设备。

read系统调用，是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区；而write系统调用，是把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。这个两个系统调用，都不负责数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。底层的读写交换，是由操作系统内核完成的。

　　以下举个socketio读写的例子

　　这是一个服务端处理网络请求的过程

　　 1)客户端请求

　　　　liunx通过网卡获取到客户端上传的数据，并将其读入内核缓冲区

　　　2)程序获取数据

　　　　服务端通过内核缓冲区将数据读到Java进程缓冲区中

　　　3)服务端像客户端返回数据，也是这个流程

二、几种主要的IO模型

目前为止，Java共支持3种网络编程模型：BIO、NIO、AIO，本文只介绍BIO与NIO

Java BIO ：同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。

Java NIO ：同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

三、阻塞IO（BIO）

在linux中的Java进程中，默认情况下所有的socket都是blocking IO。在阻塞式 I/O 模型中，应用程序在从IO系统调用开始，一直到到系统调用返回，这段时间是阻塞的。返回成功后，应用进程开始处理用户空间的缓存数据。

举个例子，发起一个blocking socket的read读操作系统调用，流程大概是这样：

（1）当用户线程调用了read系统调用，内核（kernel）就开始了IO的第一个阶段：准备数据。很多时候，数据在一开始还没有到达（比如，还没有收到一个完整的Socket数据包），这个时候kernel就要等待足够的数据到来。

（2）当kernel一直等到数据准备好了，它就会将数据从kernel内核缓冲区，拷贝到用户缓冲区（用户内存），然后kernel返回结果。

（3）从开始IO读的read系统调用开始，用户线程就进入阻塞状态。一直到kernel返回结果后，用户线程才解除block的状态，重新运行起来。

所以，blocking IO的特点就是在内核进行IO执行的两个阶段，用户线程都被block了。

传统阻塞型 I/O(BIO)可以用下图表示(对应程序实现)：

 1 public class SocketServer {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         try {
 4             // 创建服务端socket
 5             ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8088);
 6 
 7             // 创建客户端socket
 8             //循环监听等待客户端的连接
 9             while(true){
10                 // 监听客户端
11                 Socket socket = serverSocket.accept();
12                 //每连接一个客户端，便启用一个线程去读写数据
13                 ServerRevice serverRevice = new ServerRevice(socket);
14                 Thread thread = new Thread(serverRevice);
15                 thread.start();
16             }
17         } catch (Exception e) {
18             e.printStackTrace();
19         }
20     }
21 }