nio是什么

1.nio是java New IO的简称,在jdk1.4 里提供的新api。

Sun官方标榜的特性如下:为所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持。字符集编码解码解决方案。

Channel :一个新的原始I/O抽象。
支持锁和内存映射文件的文件访问接口。
提供多路(non-bloking)非阻塞式的高伸缩性网络I/O 。

2.Buffer&Chanel

Channel和buffer是NIO是两个最基本的数据类型抽象。

Buffer: 是一块连续的内存块。是NIO数据读或写的中转地。
Channel: 数据的源头或者数据的目的地,用于向buffer提供数据或者读取buffer数据,buffer对象的唯一接口。

异步I/O支持
例子:

3.其中buffer内部结构如下:

一个buffer主要由position,limit,capacity三个变量来控制读写的过程。此三个变量的含义见如下表格:

Buffer常见方法:

flip():写模式转换成读模式,rewind():将position重置为0,一般用于重复读。
clear():清空buffer,准备再次被写入(position变成0,limit变成capacity)。
compact():将未读取的数据拷贝到buffer的头部位。mark()、reset():mark可以标记一个位置,reset可以重置到该位置。

Buffer常见类型:
ByteBuffer、MappedByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、FloatBuffer、IntBuffer、LongBuffer、ShortBuffer。

channel常见类型:
FileChannel、DatagramChannel(UDP)、SocketChannel(TCP)、ServerSocketChannel(TCP)

4.一个常见的网络IO通讯流程如下 :

从该网络通讯过程来理解一下何为阻塞 :
在以上过程中若连接还没到来,那么accept会阻塞,程序运行到这里不得不挂起,CPU转而执行其他线程。在以上过程中若数据还没准备好,read会一样也会阻塞。阻塞式网络IO的特点:多线程处理多个连接。每个线程拥有自己的栈空间并且占用一些CPU时间。每个线程遇到外部为准备好的时候,都会阻塞掉。阻塞的结果就是会带来大量的进程上下文切换。且大部分进程上下文切换可能是无意义的。比如假设一个线程监听一个端口,一天只会有几次请求进来,但是该cpu不得不为该线程不断做上下文切换尝试,大部分的切换以阻塞告终。

非阻塞的原理
把整个过程切换成小的任务,通过任务间协作完成。由一个专门的线程来处理所有的IO事件,并负责分发。事件驱动机制:事件到的时候触发,而不是同步的去监视事件。线程通讯:线程之间通过wait,otify等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的进程切换。以下是异步IO的结构:

Reactor就是上面隐喻的售票员角色。每个线程的处理流程大概都是读取数据、解码、计算处理、编码、发送响应。 异步IO核心API Selector
异步IO的核心类,它能检测一个或多个通道(channel)上的事件,并将事件分发出去。使用一个elect线程就能监听多个通道上的事件,并基于事件驱动触发相应的响应。而不需要为每个channel去分配一个线程。SelectionKey

5.如果需要管理同时打开的成千上万个连接,这些连接每次只是发送少量的数据,例如聊天服务器,实现NIO的服务器可能是一个优势。同样,如果你需要维持许多打开的连接到其他计算机上,如P2P网络中,使用一个单独的线程来管理你所有出站连接,可能是一个优势。一个线程多个连接的设计方案如下图所示:

Java NIO: 单线程管理多个连接,如果你有少量的连接使用非常高的带宽,一次发送大量的数据,也许典型的IO服务器实现可能非常契合。下图说明了一个典型的IO服务器设计:

原文地址:https://www.cnblogs.com/clar/p/13470233.html