Java中的NIO和BIO
BIO原理NIO原理 select()与epoll()
select()与epoll()、poll的区别select()缺点epoll()优点
Java中的NIO和BIO首先我们先了解一下，阻塞（Block）和非阻塞（Non-Block）.
阻塞：往往需要等待数据缓冲区的数据准备好以后才处理其它事情，否则一致等待在哪里。
非阻塞：当进程访问我们的数据缓冲区的时候，如果数据没有准备好就立即返回，不会等待。如果数据以及准备好，也直接返回。
阻塞和非阻塞是进程在访问数据缓冲区的时候，数据是否准备就绪的一种处理方式。
同步： 在同一时间只能做一件事情。
异步： 在处理数据的时候，同一时间点能做多个处理。
BIO原理NIO：同步非阻塞IO。
BIO：同步阻塞IO。
AIO：异步非阻塞IO。
public class Server {
final static int PROT = 8765;
public static void main(String[] args) {
ServerSocket server = null;
try {
server = new ServerSocket(PROT);
System.out.println(" server start .. ");
//等待客户端的连接，阻塞方法
//socket对象是数据发送者在服务端的引用
Socket socket = server.accept();//进行阻塞
//新建一个线程执行客户端的任务
new Thread(new ServerHandler(socket)).start();
//传统的TCP点对点直连接的方式，每一个连接在server端都要创建一个线程；
// windows最大支持1000个线程，unix最大支持2000个线程；
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if(server != null){
try {
server.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
server = null;
}
}
BIO会在代码 Socket socket = server.accept();处进行阻塞，这个时候正在等待连接和接收数据。
NIO原理public class Server implements Runnable{
//1 多路复用器（管理所有的通道）
private Selector seletor;
//2 建立缓冲区
private ByteBuffer readBuf = ByteBuffer.allocate(1024);
//3
private ByteBuffer writeBuf = ByteBuffer.allocate(1024);
public Server(int port){
try {
//1 打开路复用器（选择器）
this.seletor = Selector.open();
//2 打开服务器通道
ServerSocketChannel ssc = ServerSocketChannel.open();
//3 设置服务器通道为非阻塞模式
ssc.configureBlocking(false);
//4 绑定地址
ssc.bind(new InetSocketAddress(port));
//5 把服务器通道注册到多路复用器上，并且监听阻塞事件
ssc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_ACCEPT);
System.out.println("Server start, port :" + port);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
private void accept(SelectionKey key) {
try {
//1 获取服务通道
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
//2 执行阻塞方法
SocketChannel sc = ssc.accept();
//3 设置阻塞模式 为非阻塞
sc.configureBlocking(false);
//4 注册读事件（服务端一般不注册 可写事件）
sc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_READ);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
@Override
public void run() {
while(true){
try {
//1 必须要让多路复用器开始监听(轮询)
this.seletor.select();
//2 返回多路复用器已经选择的结果集
Iterator keys = this.seletor.selectedKeys().iterator();
//3 进行遍历
while(keys.hasNext()){
//4 获取一个选择的元素
SelectionKey key = keys.next();
//5 直接从容器中移除就可以了
keys.remove();
//6 如果是有效的
if(key.isValid()){
//7 如果为阻塞状态
if(key.isAcceptable()){
this.accept(key);
}
//8 如果为可读状态
if(key.isReadable()){
this.read(key);
}
//9 写数据
// if(key.isWritable()){
// this.write(key); //ssc
// }
}
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
private void write(SelectionKey key){
//ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) key.channel();
//服务端一般不注册 可写事件
//ssc.register(this.seletor, SelectionKey.OP_WRITE);
}
private void read(SelectionKey key) {
try {
//1 清空缓冲区旧的数据
this.readBuf.clear();
//2 获取之前注册的socket通道对象
SocketChannel sc = (SocketChannel) key.channel();
//3 读取数据
int count = sc.read(this.readBuf);
//4 如果没有数据
if(count == -1){
key.channel().close();
key.cancel();
return;
}
//5 有数据则进行读取 读取之前需要进行复位方法(把position 和limit进行复位)
this.readBuf.flip();
//6 根据缓冲区的数据长度创建相应大小的byte数组，接收缓冲区的数据
byte[] bytes = new byte[this.readBuf.remaining()];
//7 接收缓冲区数据
this.readBuf.get(bytes);
//8 打印结果
String body = new String(bytes).trim();
System.out.println("Server : " + body);
// 9..可以写回给客户端数据
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Server(8765)).start();;
}
}
NIO多了一个ByteBuffer缓冲区，所以实现了非阻塞。
NIO底层利用了select()/epoll()。
早期1.6版本，NIO底层实现用的是select()。
jdk1.8以后NIO底层用的是epoll()。
select():—>O(n)
它仅仅知道有I/O事件发生了，却不知道具体是哪个流。只能做轮训，找出能够读出数据或写入数据的流。
select()具有O(n)的无差别轮训的复杂度。
poll():—>O(n)
poll()本质上和select()没有区别，它将用户传入的数据从用户空间拷贝到内核空间。
相比select()它没有最大连接数限制(底层是由链表实现的)。
epoll():—>时间复杂度O(1)
epoll()会把哪个流发生了I/O事件通知我们，所以epoll()是基于事件驱动的。
1）select()、poll()、epoll()都是I/O多路复用机制,可以监视多个文件描述符。一旦描述符就绪，就能通知程序进行相应的读写操作。
2）select()、poll()、epoll() 本质上都是同步I/O,因为他们都需要在读写事件就绪后，自己负责进行读写。这个读写过程是 ‘‘阻塞的’’。非阻塞指的是，数据流在写入、读取ByteBuffer的时候。
3）AIO（异步非阻塞I/O）：无需自己负责进行读写，异步I/O会把数据从内核拷贝到用户空间。
1）单个进程能够监听的文件描述符fd有限，默认是1024。
2）每次调用select都会把描述符fd由内核空间---->用户空间的拷贝。
3）使用轮训的方式，需要传进来所有的fd。
没有监听的Fd描述符，远大于1024.一般1G内存，默认是10万。
