一、文件IO详解

IO一般是指Java 文件IO，采用面向流的操作，每次从流中读/写一个或多个字节，直至读/写完所有字节，所以它不能前后移动流中的数据。 IO可以分为文件IO和网络IO，文件IO是中的read和write都是阻塞的，网络IO中的read、write、accept等都是阻塞的。IO流是阻塞的又叫做BIO

二、NIO

1、概念详解

NIO是一种同步非阻塞，主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（多路复用器）。 NIO采用面向缓冲区的操作即（基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作），从流中读/写时先将数据都缓存在缓冲区中，需要时可在缓冲区中前后移动，一个线程请求读/写入字节或者字符流到某通道时（有需要可以进行全双工数据通信的方式）时，所需数据流会被写入缓冲区，线程再从缓存区拿数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，这个线程同就会去做别的事情（非阻塞）。Selector(多路复用器)会监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达），有数据到了再告诉线程回来处理数据。 NIO分为文件NIO和网络NIO。

2、Selector（选择器）介绍

Selector 一般称 为选择器 ，当然你也可以翻译为 多路复用器 。它是Java NIO核心组件中的一个，用于检查一个或多个NIO Channel（通道）的状态是否处于可读、可写。如此可以实现单线程管理多个channels,也就是可以管理多个网络链接。 使用Selector的好处在于： 使用更少的线程来就可以来处理通道了， 相比使用多个线程，避免了线程上下文切换带来的开销。

3、NIO源码解析

网络NIO的ServerSocketChannel可以通过configureBlocking方法来设置非阻塞。NIO读写分为准备读写和真正读写，而在准备读写的阶段：将通道中SelectionKey中接收请求事件、读事件、写事件、连接事件这些注册到Selector选择器上，此时每个键对应的通道已经做好了I/O操作的准备（注册这个操作本身是非阻塞的）。 NIO一个重要的特点是：socket主要的读、写、注册和接收函数，在等待就绪阶段都是非阻塞的，真正的I/O操作是同步阻塞的（消耗CPU但性能非常高）。 NIO是采用了Selector选择器的概念，对于前面准备好I/O操作的通道的键。选择器使用select方法进行死循环轮询使用的键SelectionKey找对应的事件和通道。因为select方法是阻塞的并且进行死循环，所以只能是单线程的操作。然后通过SelectionKey中的方法测试通道是否可读可写等操作再进行对缓冲区读写。

三、AIO

JDK1.7发布了NIO2.0，这就是真正意义上的异步非阻塞，服务器的实现模式为多个有效请求一个线程，客户端的IO请求都是由OS先完成再通知服务器应用去启动线程处理（回调）

IO和NIO通俗区别 流和缓冲区对比：流就是每次去购物，一个东西一个东西去拿到收银台付款。而缓冲区就是将每个东西都放到购物车，然后一次拿到收银台付款。

四、阻塞与非阻塞总结

阻塞：线程持续等待资源中数据读/写完成，直到返回响应结果。 非阻塞：线程直接返回结果，不会持续等待资源准备数据结束后才响应结果。

五、同步与异步

同步（Synchronous）与异步（Asynchronous）是指访问数据的机制，或指一次方法的调用或者一次请求的调用。 IO操作举例： 同步一般指主动请求并等待IO操作完成的方式。 异步则指主动请求数据后便可以继续处理其它任务，随后等待IO操作完毕的通知。 老王烧开水： 1、普通水壶煮水，站在旁边，主动的看水开了没有？同步的阻塞 2、普通水壶煮水，去干点别的事，每过一段时间去看看水开了没有，水没开就走人。 同步非阻塞 3、响水壶煮水，站在旁边，不会每过一段时间主动看水开了没有。如果水开了，水壶自动通知他。 异步阻塞 4、响水壶煮水，去干点别的事，如果水开了，水壶自动通知他。异步非阻塞

六、BIO、NIO、AIO适用场景分析:

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，但程序直观简单易理解。 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，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。 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。

七、NIO和BIO数据处理

以下内容转载自：https://www.jianshu.com/p/5bb812ca5f8e

使用纯粹的NIO设计相较IO设计，数据处理也受到影响。

在IO设计中，我们从InputStream或 Reader逐字节读取数据。假设你正在处理一基于行的文本数据流，例如：

Name: Anna Age: 25 Email: anna@mailserver.com Phone: 1234567890

该文本行的流可以这样处理：

InputStream input = ... ; // get the InputStream from the client socket BufferedReader reader = new BufferedReader(new InputStreamReader(input)); String nameLine = reader.readLine(); String ageLine = reader.readLine(); String emailLine = reader.readLine(); String phoneLine = reader.readLine();

请注意处理状态由程序执行多久决定。换句话说，一旦reader.readLine()方法返回，你就知道肯定文本行就已读完， readline()阻塞直到整行读完，这就是原因。你也知道此行包含名称；同样，第二个readline()调用返回的时候，你知道这行包含年龄等。 正如你可以看到，该处理程序仅在有新数据读入时运行，并知道每步的数据是什么。一旦正在运行的线程已处理过读入的某些数据，该线程不会再回退数据（大多如此）。下图也说明了这条原则： 而一个NIO的实现会有所不同，下面是一个简单的例子：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buffer);

注意第二行，从通道读取字节到ByteBuffer。当这个方法调用返回时，你不知道你所需的所有数据是否在缓冲区内。你所知道的是，该缓冲区包含一些字节，这使得处理有点困难。假设第一次 read(buffer)调用后，读入缓冲区的数据只有半行，例如，“Name:An”，你能处理数据吗？显然不能，需要等待，直到整行数据读入缓存，在此之前，对数据的任何处理毫无意义。所以，你怎么知道是否该缓冲区包含足够的数据可以处理呢？好了，你不知道。发现的方法只能查看缓冲区中的数据。其结果是，在你知道所有数据都在缓冲区里之前，你必须检查几次缓冲区的数据。这不仅效率低下，而且可以使程序设计方案杂乱不堪。例如：

ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(48); int bytesRead = inChannel.read(buffer); while(! bufferFull(bytesRead) ) { //是自定义实现方法bufferFull bytesRead = inChannel.read(buffer); }

bufferFull()方法必须跟踪有多少数据读入缓冲区，并返回真或假，这取决于缓冲区是否已满。换句话说，如果缓冲区准备好被处理，那么表示缓冲区满了。

bufferFull()方法扫描缓冲区，但必须保持在bufferFull（）方法被调用之前状态相同。如果没有，下一个读入缓冲区的数据可能无法读到正确的位置。这是不可能的，但却是需要注意的又一问题。

如果缓冲区已满，它可以被处理。如果它不满，并且在你的实际案例中有意义，你或许能处理其中的部分数据。但是许多情况下并非如此。下图展示了“缓冲区数据循环就绪”：

八、NIO核心类详解

https://www.jianshu.com/p/5bb812ca5f8e

九、NIO、BIO和AIO应用详情场景

待写