上篇帶大家瞭解了IO的概念，同步非同步，阻塞非阻塞的區別，沒有看過的小夥伴可以去看下哦

本篇是Netty系列的第二篇，帶大家來著重解析NIO,作為Netty的核心，它到底有什麼特別的地方呢？

跟著狼王往下看....

前言

我們先來想一個問題，為什麼Netty使用NIO，而不是AIO呢？

我想各位心中肯定有自己的答案了，讓我們帶著問題往下看吧

Netty為什麼選擇NIO

我們先來重溫下這兩個的區別：

NIO模型同步非阻塞NIO有同步阻塞和同步非阻塞兩種模式，一般講的是同步非阻塞，伺服器實現模式為一個請求一個執行緒，但客戶端傳送的連線請求都會註冊到多路複用器上，多路複用器輪詢到連線有I/O請求時才啟動一個執行緒進行處理。

AIO模型非同步非阻塞伺服器實現模式為一個有效請求一個執行緒，客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知伺服器應用去啟動執行緒進行處理，注：AIO又稱為NIO2.0，在JDK7才開始支援。

然後看下Netty作者在這個問題上的原話：

Not faster than NIO (epoll) on unix systems (which is true)There is no daragram suppportUnnecessary threading model (too much abstraction without usage)

不比nio快在Unix系統上

不支援資料報

不必要的執行緒模型（太多沒什麼用的抽象化）

所以我們可以總結出以下四點：

Netty不看重Windows上的使用，在Linux系統上，AIO的底層實現仍使用EPOLL，沒有很好實現AIO，因此在效能上沒有明顯的優勢，而且被JDK封裝了一層不容易深度最佳化Netty整體架構是reactor模型, 而AIO是proactor模型, 混合在一起會非常混亂,把AIO也改造成reactor模型看起來是把epoll繞個彎又繞回來AIO還有個缺點是接收資料需要預先分配快取, 而不是NIO那種需要接收時才需要分配快取, 所以對連線數量非常大但流量小的情況, 記憶體浪費很多Linux上AIO不夠成熟，處理回撥結果速度跟不到處理需求，比如外賣員太少，顧客太多，供不應求，造成處理速度有瓶頸（待驗證）NIO簡介

Java NIO 是 java 1.4 之後新出的一套IO介面，這裡的的新是相對於原有標準的Java IO和Java Networking介面。NIO提供了一種完全不同的操作方式。

NIO中的N可以理解為Non-blocking，不單純是New。

它支援面向緩衝的，基於通道的I/O操作方法。 隨著JDK 7的推出，NIO系統得到了擴充套件，為檔案系統功能和檔案處理提供了增強的支援。由於NIO檔案類支援的這些新的功能，NIO被廣泛應用於檔案處理。

NIO與IO的區別

1 Channels and Buffers（通道和緩衝區）

IO是面向流的，NIO是面向緩衝區的

標準的IO程式設計介面是面向位元組流和字元流的。而NIO是面向通道和緩衝區的，資料總是從通道中讀到buffer緩衝區內，或者從buffer緩衝區寫入到通道中；（ NIO中的所有I/O操作都是透過一個通道開始的。）Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個位元組，直至讀取所有位元組，它們沒有被快取在任何地方；Java NIO是面向快取的I/O方法。將資料讀入緩衝器，使用通道進一步處理資料。在NIO中，使用通道和緩衝區來處理I/O操作。

2 Non-blocking IO（非阻塞IO）

IO流是阻塞的，NIO流是不阻塞的。

Java NIO使我們可以進行非阻塞IO操作。比如說，當執行緒中從通道讀取資料到buffer，同時可以繼續做別的事情，當資料讀取到buffer中後，執行緒再繼續處理資料。寫資料也是一樣的。另外，非阻塞寫也是如此。一個執行緒請求寫入一些資料到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個執行緒同時可以去做別的事情。Java IO的各種流是阻塞的。這意味著，當一個執行緒呼叫read() 或 write()時，該執行緒被阻塞，直到有一些資料被讀取，或資料完全寫入。該執行緒在此期間不能再幹任何事情了

3 Selectors（選擇器）

NIO有選擇器，而IO沒有。

選擇器用於使用單個執行緒處理多個通道。因此，它需要較少的執行緒來處理這些通道。執行緒之間的切換對於作業系統來說是昂貴的。因此，為了提高系統效率選擇器是有用的。NIO三大核心元件

NIO有3個實體：Buffer（緩衝區），Channel（通道），Selector（多路複用器）。

Buffer是客戶端存放服務端資訊的一個容器，服務端如果把資料準備好了，就會透過Channel往Buffer裡面傳。Buffer有7個型別：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer。Channel是客戶端與服務端之間的雙工連線通道。所以在請求的過程中，客戶端與服務端中間的Channel就在不停的執行“連線、詢問、斷開”的過程。直到資料準備好，再透過Channel傳回來。Channel主要有4個型別：FileChannel（從檔案讀取資料）、DatagramChannel（讀寫UDP網路協議資料）、SocketChannel（讀寫TCP網路協議資料）、ServerSocketChannel（可以監聽TCP連線）Selector是服務端選擇Channel的一個複用器。Seletor有兩個核心任務：監控資料是否準備好，應答Channel。具體說來，多個Channel反覆輪詢時，Selector就看該Channel所需的資料是否準備好了；如果準備好了，則將資料透過Channel返回給該客戶端的Buffer，該客戶端再進行後續其他操作；如果沒準備好，則告訴Channel還需要繼續輪詢；多個Channel反覆詢問Selector，Selector為這些Channel一一解答。Buffer

Buffer常見子類

ByteBuffer，儲存位元組資料到緩衝區,進行網路通訊使用最頻繁 ShortBuffer，儲存字串資料到緩衝區  CharBuffer，儲存字元資料到緩衝區  IntBuffer，儲存整數資料到緩衝區  LongBuffer，儲存長整型資料到緩衝區  DoubleBuffer，儲存小數到緩衝區  FloatBuffer，儲存小數到緩衝區

Buffer類屬性解析

常見方法：

public final int capacity( )//返回此緩衝區的容量public final int position( )//返回此緩衝區的位置public final Buffer position (int newPositio)//設定此緩衝區的位置public final int limit( )//返回此緩衝區的限制public final Buffer limit (int newLimit)//設定此緩衝區的限制public final Buffer mark( )//在此緩衝區的位置設定標記public final Buffer reset( )//將此緩衝區的位置重置為以前標記的位置public final Buffer clear( )//清除此緩衝區, 即將各個標記恢復到初始狀態，但是資料並沒有真正擦除, 後面操作會覆蓋public final Buffer flip( )//反轉此緩衝區public final Buffer rewind( )//重繞此緩衝區public final int remaining( )//返回當前位置與限制之間的元素數public final boolean hasRemaining( )//告知在當前位置和限制之間是否有元素public abstract boolean isReadOnly( );//告知此緩衝區是否為只讀緩衝區 public abstract boolean hasArray();//告知此緩衝區是否具有可訪問的底層實現陣列public abstract Object array();//返回此緩衝區的底層實現陣列public abstract int arrayOffset();//返回此緩衝區的底層實現陣列中第一個緩衝區元素的偏移量public abstract boolean isDirect();//告知此緩衝區是否為直接緩衝區

ByteBuffer常用方法

public abstract class ByteBuffer {    //緩衝區建立相關api    public static ByteBuffer allocateDirect(int capacity)//建立直接緩衝區    public static ByteBuffer allocate(int capacity)//設定緩衝區的初始容量    public static ByteBuffer wrap(byte[] array)//把一個數組放到緩衝區中使用    //構造初始化位置offset和上界length的緩衝區    public static ByteBuffer wrap(byte[] array,int offset, int length)     //快取區存取相關API    public abstract byte get( );//從當前位置position上get，get之後，position會自動+1    public abstract byte get (int index);//從絕對位置get    public abstract ByteBuffer put (byte b);//從當前位置上新增，put之後，position會自動+1    public abstract ByteBuffer put (int index, byte b);//從絕對位置上put }

Channel

常見channel類

1.FileChannel //檔案io操作

2.DatagramChannel //UDP資料讀寫

3.ServerSocketChannel和SocketChannel //TCP資料讀寫

FileChannel 常用方法

public int read(ByteBuffer dst) ，從通道讀取資料並放到緩衝區中  public int write(ByteBuffer src) ，把緩衝區的資料寫到通道中  public long transferFrom(ReadableByteChannel src, long position, long count)，從目標通道中複製資料到當前通道  public long transferTo(long position, long count, WritableByteChannel target)，把資料從當前通道複製給目標通道程式碼實踐：

透過FileChannel和ByteBuffer讀寫檔案

public void writeToFile() {         try {            //1.建立一個輸出流，並透過輸出流獲取channel            FileOutputStream out = new FileOutputStream("D:\\fileChannelTest.txt");            final FileChannel channel = out.getChannel();            //2.透過byteBuffer讀取字串並寫入到channel中            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);            buffer.put(("hello,world!").getBytes());            buffer.flip(); //反轉buffer的流向            channel.write(buffer);            channel.close();        } catch (FileNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }    }     public void readFromFile() {         try {            //1.獲取輸入流，並轉化成channel            File file = new File("D:\\fileChannelTest.txt");            FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file);            final FileChannel channel = inputStream.getChannel();             //2.從通道中讀取資料到buffer,並輸出到控制檯            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);            while(true) {  //迴圈讀取直到全部讀取到buffer中                buffer.clear(); //清空快取區，只是把標記初始化，資料不會清楚                int read = channel.read(buffer);                if (read == -1) {  //讀取完畢，退出迴圈                    break;                }            }            System.out.println("content is " + new String(buffer.array()));            channel.close();        } catch (FileNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }     }

檔案複製

public void readFromFile() {         try {            //1.獲取輸入流，並獲取對應的FileChannel            File file = new File("D:\\fileChannelTest.txt");            FileInputStream inputStream = new FileInputStream(file);            final FileChannel channel = inputStream.getChannel();             //2.從通道中讀取資料到buffer,並輸出到控制檯            ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);            while(true) {  //迴圈讀取直到全部讀取到buffer中                buffer.clear(); //清空快取區，只是把標記初始化，資料不會清楚                int read = channel.read(buffer);                if (read == -1) {  //讀取完畢，退出迴圈                    break;                }            }            System.out.println("content is " + new String(buffer.array()));            channel.close();        } catch (FileNotFoundException e) {            e.printStackTrace();        } catch (IOException e) {            e.printStackTrace();        }     }

注意事項：透過ByteBuffer進行物件的傳輸時，寫入的型別和讀取的型別必須一致，否則可能會出現BufferUnderFlowException異常

Selector

Selector 能夠檢測多個註冊的通道上是否有事件發生(注意:多個Channel以事件的方式可以註冊到同一個Selector)，如果有事件發生，便獲取事件然後針對每個事件進行相應的處理,如果沒有事件發生時，當前執行緒可以處理其他事情

常見方法

public abstract class Selector implements Closeable { public static Selector open();//得到一個選擇器物件public int select(long timeout);//監控所有註冊的通道，當其中有 IO 操作可以進行時，將對應的 SelectionKey 加入到內部集合中並返回，引數用來設定超時時間public Set<SelectionKey> selectedKeys();//從內部集合中得到所有的 SelectionKey }

NIO客戶端和服務端程式碼實現服務端

實現流程

構建NIO服務端

1.建立ServerSocketChannel,並繫結5555埠

2.建立selector物件，並將ServerSocketChannel註冊到seletor中，監聽accept事件

3.透過selectKey.isAcceptable判斷是否有客戶端建立連線，並註冊連線的SocketChannel到selector,監聽對應的read事件

4.透過selectKey.isReadable判斷通道是否發生讀事件，並獲取對應的socketChannel讀到緩衝區中，並輸出資料

程式碼實現：

public static void main(String[] args) throws Exception{ //建立ServerSocketChannel，-->> ServerSocket ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open(); InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress(5555); serverSocketChannel.socket().bind(inetSocketAddress); serverSocketChannel.configureBlocking(false); //設定成非阻塞 //開啟selector,並註冊accept事件 Selector selector = Selector.open(); serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); while(true) { selector.select(2000); //監聽所有通道 //遍歷selectionKeys Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator(); while (iterator.hasNext()) { SelectionKey key = iterator.next(); if(key.isAcceptable()) { //處理連線事件 SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept(); socketChannel.configureBlocking(false); //設定為非阻塞 System.out.println("client:" + socketChannel.getLocalAddress() + " is connect"); socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ); //註冊客戶端讀取事件到selector } else if (key.isReadable()) { //處理讀取事件 ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024); SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); channel.read(byteBuffer); System.out.println("client:" + channel.getLocalAddress() + " send " + new String(byteBuffer.array())); } iterator.remove(); //事件處理完畢，要記得清除 } } }

客戶端

1.建立客戶端SocketChannel,並繫結ip和埠號

2.透過ByteBuffer和SocketChannel傳送訊息到服務端

程式碼實現：

總結

本文狼王帶你瞭解了NIO，瞭解了為什麼Netty選擇NIO，解析了NIO三大核心元件：Buffer（緩衝區），Channel（通道），Selector（多路複用器）

從程式碼層面更直觀的展示，並提供了相應的程式碼實現思路

Netty系列的第二篇也結束了，透過這兩篇的鋪墊，下篇將會正式開始講Netty，後續我會不斷更新該系列文章，由淺至深，從簡到難，多方位多角度的帶你認識Netty這個網路框架！希望你們是我最好的觀眾！

假如面試中你被問到這些，我相信你看了這篇一定能撥動面試官的心！

原文連結：https://mp.weixin.qq.com/s/Qm0kbgYU7bv3vPSE4AGxdg