I/O 模型

1.I/O 模型简单的理解：就是用什么样的通道进行数据的发送和接收，很大程度上决定了程序通信的性能。
（比如客户端和服务器端进行通信用的是单通道还是双通道，异步通信还是同步通信，是阻塞的还是非阻塞的，有没有用到缓冲）

2.Java 共支持 3 种网络编程模型 I/O 模式：BIO、NIO、AIO。

3.Java BIO：同步并阻塞（传统阻塞型），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。【简单示意图】

如果客户端的数量非常多，那么服务器端就要开启特别多的线程，线程的开销比较大。服务器压力过大。势必造成服务器性能下降。并且建立完一个连接之后，并不是一直在通信。有时还可能处于阻塞阶段。造成不必要的开销。

4.Java NIO：同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求（连接），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 请求就进行处理。【简单示意图】

Selector会不停的轮询，它会查看这些请求有哪一个事件发生了，然后选择其中一个进行处理。一个线程可以维护多个连接请求。由于与客户端建立连接之后，并不是一直都处于活动状态，即读写状态，选择器会不停的去轮询，只有需要读写的时候才会分配CPU，进行数据的处理。

5.Java AIO(NIO.2)：异步非阻塞，AIO 引入异步通道的概念，采用了 Proactor 模式，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

我们依次展开讲解。

BIO、NIO、AIO 使用场景分析

1.BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4 以前的唯一选择，但程序简单易理解。

2.NIO 方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等。编程比较复杂，JDK1.4 开始支持。

3.AIO 方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用 OS 参与并发操作，编程比较复杂，JDK7 开始支持。

Java BIO 基本介绍

1/Java BIO 就是传统的 Java I/O 编程，其相关的类和接口在 java.io。
2.BIO(BlockingI/O)：同步阻塞，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，可以通过线程池机制改善（实现多个客户连接服务器）。【后有应用实例】
3/BIO 方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4 以前的唯一选择，程序简单易理解。

Java BIO 工作机制

对 BIO 编程流程的梳理

1.服务器端启动一个 ServerSocket。
2.客户端启动 Socket 对服务器进行通信，默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯。
3,客户端发出请求后，先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待，或者被拒绝。
4.如果有响应，客户端线程会等待请求结束后，再继续执行。

Java BIO 应用实例

实例说明：
1.使用 BIO 模型编写一个服务器端，监听 6666 端口，当有客户端连接时，就启动一个线程与之通讯。
2.要求使用线程池机制改善，可以连接多个客户端。
3,服务器端可以接收客户端发送的数据（telnet 方式即可）。

代码演示：

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class BIOServer {public static void main(String[] args) throws IOException {//1.创建一个线程池//2.如果有客户端连接，就创建一个线程，与之通讯(单独写一个方法)ExecutorService newCachedThreadPool= Executors.newCachedThreadPool();//创建ServerSocketServerSocket serverSocket=new ServerSocket(6666);System.out.println("服务器启动了");while(true){//监听，等待客户端连接final Socket socket=serverSocket.accept();  //这里会发生阻塞System.out.println("连接到一个客户端");//就创建一个线程，与之通讯newCachedThreadPool.execute(new Runnable() {//重写run方法public void run() {//可以和客户端通讯handler(socket);}});}}//编写一个handler方法，和客户端通讯public static void handler(Socket socket){try {System.out.println("线程信息 id="+Thread.currentThread().getId()+"名字="+Thread.currentThread().getName());byte[] bytes=new byte[1024];//通过socket获取输入流InputStream inputStream=socket.getInputStream();//循环读取客户端输入的数据while(true){System.out.println("线程信息 id="+Thread.currentThread().getId()+"名字="+Thread.currentThread().getName());int read=inputStream.read(bytes);       //这里也会发生阻塞if(read!=-1){//输出客户端发送的数据System.out.println(new String(bytes,0,read));}else{break;}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}finally{System.out.println("关闭和client的连接");try {socket.close();} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}}
}

运行

以管理员身份运行cmd，启动一个客户端

按住ctrl+]之后，可以收发消息

开启了两个线程

问题分析

1.每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据 Read，业务处理，数据 Write。

2.当并发数较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大。

3…连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在 Read 操作上，造成线程资源浪费。
（没有读取，这个线程就无法做其它事情，而NIO就是事件驱动模型）

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