你好，我是彤哥，本篇是netty系列的第三篇。

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简介

上一章我们介绍了IO的五种模型，实际上Java只支持其中的三种，即BIO/NIO/AIO。

本文将介绍Java中这三种IO的进化史，并从使用的角度剖析它们背后的故事。

Java BIO

BIO概念解析

BIO，Blocking IO，阻塞IO，它是Java的上古产品，自出生就有的东西(JDK 1.0)。

使用BIO则数据准备和数据从内核空间拷贝到用户空间两个阶段都是阻塞的。

BIO使用案例

public class EchoServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);

while (true) {

System.out.println("start accept");

Socket socket = serverSocket.accept();

System.out.println("new conn: " + socket.getRemoteSocketAddress());

new Thread(()->{

try {

BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(socket.getInputStream()));

String msg;

// 读取消息，本文来源公从号彤哥读源码

while ((msg = reader.readLine()) != null) {

if (msg.equalsIgnoreCase("quit")) {

reader.close();

socket.close();

break;

} else {

System.out.println("receive msg: " + msg);

}

}

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}).start();

}

}

}

客户端可以使用telnet来测试，而且你可以使用多个telnet来测试：

[c:\~]$ telnet 127.0.0.1 8080

Connecting to 127.0.0.1:8080...

Connection established.

To escape to local shell, press 'Ctrl+Alt+]'.

hello world

我是人才

quit

Connection closed by foreign host.

BIO的使用方式非常简单，服务端接收到一个连接就启动一个线程来处理这个连接的所有请求。

所以，BIO最大的缺点就是浪费资源，只能处理少量的连接，线程数随着连接数线性增加，连接越多线程越多，直到抗不住。

Java NIO

NIO概念解析

NIO，New IO，JDK1.4开始支持，内部是基于多路复用的IO模型。

这里有个歧义，很多人认为Java的NIO是Non-Blocking IO的缩写，其实并不是。

使用NIO则多条连接的数据准备阶段会阻塞在select上，数据从内核空间拷贝到用户空间依然是阻塞的。

因为第一阶段并不是连接本身处于阻塞阶段，所以通常来说NIO也可以看作是同步非阻塞IO。

NIO使用案例

public class EchoServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {

Selector selector = Selector.open();

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));

serverSocketChannel.configureBlocking(false);

// 将accept事件绑定到selector上

serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);

while (true) {

// 阻塞在select上

selector.select();

Set selectionKeys = selector.selectedKeys();

// 遍历selectKeys

Iterator iterator = selectionKeys.iterator();

while (iterator.hasNext()) {

SelectionKey selectionKey = iterator.next();

// 如果是accept事件

if (selectionKey.isAcceptable()) {

ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();

SocketChannel socketChannel = ssc.accept();

System.out.println("accept new conn: " + socketChannel.getRemoteAddress());

socketChannel.configureBlocking(false);

socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);

} else if (selectionKey.isReadable()) {

// 如果是读取事件，本文来源公从号彤哥读源码

SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

// 将数据读入到buffer中

int length = socketChannel.read(buffer);

if (length > 0) {

buffer.flip();

byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()];

// 将数据读入到byte数组中

buffer.get(bytes);

// 换行符会跟着消息一起传过来

String content = new String(bytes, "UTF-8").replace("\r\n", "");

if (content.equalsIgnoreCase("quit")) {

selectionKey.cancel();

socketChannel.close();

} else {

System.out.println("receive msg: " + content);

}

}

}

iterator.remove();

}

}

}

}

这里同样使用telnet测试，而且你可以使用多个telnet来测试：

[c:\~]$ telnet 127.0.0.1 8080

Connecting to 127.0.0.1:8080...

Connection established.

To escape to local shell, press 'Ctrl+Alt+]'.

hello world

我是人才

quit

Connection closed by foreign host.

NIO的使用方式就有点复杂了，但是一个线程就可以处理很多连接。

首先，需要注册一个ServerSocketChannel并把它注册到selector上并监听accept事件，然后accept到连接后会获取到SocketChannel，同样把SocketChannel也注册到selector上，但是监听的是read事件。

NIO最大的优点，就是一个线程就可以处理大量的连接，缺点是不适合处理阻塞性任务，因为阻塞性任务会把这个线程占有着，其它连接的请求将得不到及时处理。

Java AIO

AIO概念介绍

AIO，Asynchronous IO，异步IO，JDK1.7开始支持，算是一种比较完美的IO，Windows下比较成熟，但Linux下还不太成熟。

使用异步IO则会在请求时立即返回，并在数据已准备且已拷贝到用户空间后进行回调处理，两个阶段都不会阻塞。

AIO使用案例

public class EchoServer {

public static void main(String[] args) throws IOException {

AsynchronousServerSocketChannel serverSocketChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open();

serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));

// 监听accept事件，本文来源公从号彤哥读源码

serverSocketChannel.accept(null, new CompletionHandler() {

@Override

public void completed(AsynchronousSocketChannel socketChannel, Object attachment) {

try {

System.out.println("accept new conn: " + socketChannel.getRemoteAddress());

// 再次监听accept事件

serverSocketChannel.accept(null, this);

// 消息的处理

while (true) {

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);

// 将数据读入到buffer中

Future future = socketChannel.read(buffer);

if (future.get() > 0) {

buffer.flip();

byte[] bytes = new byte[buffer.remaining()];

// 将数据读入到byte数组中

buffer.get(bytes);

String content = new String(bytes, "UTF-8");

// 换行符会当成另一条消息传过来

if (content.equals("\r\n")) {

continue;

}

if (content.equalsIgnoreCase("quit")) {

socketChannel.close();

break;

} else {

System.out.println("receive msg: " + content);

}

}

}

} catch (Exception e) {

e.printStackTrace();

}

}

@Override

public void failed(Throwable exc, Object attachment) {

System.out.println("failed");

}

});

// 阻塞住主线程

System.in.read();

}

}

这里同样使用telnet测试，而且你可以使用多个telnet来测试：

[c:\~]$ telnet 127.0.0.1 8080

Connecting to 127.0.0.1:8080...

Connection established.

To escape to local shell, press 'Ctrl+Alt+]'.

hello world

我是人才

quit

Connection closed by foreign host.

AIO的使用方式不算太复杂，默认会启一组线程来处理用户的请求，而且如果在处理阻塞性任务，还会自动增加新的线程来处理其它连接的任务。

首先，创建一个AsynchronousServerSocketChannel并调用其accept方法，这一步相当于监听了accept事件，在收到accept事件后会获取到AsynchronousSocketChannel，然后就可以在回调方法completed()里面读取数据了，当然也要继续监听accept事件。

AIO最大的优点，就是少量的线程就可以处理大量的连接，而且可以处理阻塞性任务，但不能大量阻塞，否则线程数量会膨胀。

槽点

(1)三种IO的实现方式中对于换行符的处理竟然都不一样，BIO中不会把换行符带过来(其实是带过来了，因为用了readLine()方法，所以换行符没了)，NIO中会把换行符加在消息末尾，AIO中会把换行符当成一条新的消息传过来，很神奇，为啥不统一处理呢，也很疑惑。

(2)JDK自带的ByteBuffer是一个难用的东西。

总结

本文我们从概念和使用两个角度分别介绍了BIO/NIO/AIO三种IO模型。

问题

看起来JDK的实现似乎很完美啊，为什么还会有Netty呢？

最后，也欢迎来我的公从号彤哥读源码系统地学习源码&架构的知识。