Netty BIO/NIO/AIO介绍

概念介绍
1、 BIO（blocking I/O）:同步阻塞IO，也即是传统的I/O。

2、 NIO （non-blocking IO）： 也即是New I/O，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络。

3、AIO 即 NIO2.0， 叫做异步不阻塞的 IO。 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。

NIO的三大神器
NIO弥补了原来的同步阻塞I/O的不足，它在标准java代码中提供了高速的 、面向块的I/O。通过定义包含数据的类，以及通过以块的形式处理这些数据，NIO不适用本机代码就可以利用低级优化， 这是与BIO的本质区别。NIO主要包含三大组件应用：Buffer缓冲区、Channel通道、多路复用器Selector。

   Buffer缓冲区

    Buffer就是一个对象，它包含一些要写入的或者要读出的数据。NIO中加入了Buffer对象，这也是体现了与传统IO的一个重要区别。在NIO中，所有的数据都是用Buffer缓冲区来处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中；再写入数据时，也是写入到缓冲区中。任何时候访问NIO数据，都是通过缓冲区进行操作。

    Buffer缓冲区实质上是一个数组，通常它是一个ByteBuffer（字节数组），当然也可以使用其他类的数组。但是一个缓冲区不仅仅是一个数组，缓冲区提供了对数据结构化访问以及维护读写位置（limit）等信息。最常用的ByteBuffer,一个ByteBuffer 提供了一组功能操作byte数组。

    ByteBuffer：字节缓冲区   

    CharBuffer：字符缓冲区       

    ShortBuffer：短整型缓冲区

    IntBuffer：整形缓冲区

    LongBuffer：长整型缓冲区

    FloatBuffer：浮点型缓冲区

    DoubleBuffer：双精度浮点型缓冲区

继承关系图：

    Channel通道

    Channel通道，它类似一个自来水管一样的模型，网络数据通过Channel读取和写入。通道与流的区别是通道是双向的。流只是一个方向的移动。而Channel可以用于读、写或者二者同时进行。

Channel主要分为两大类：用于网络读写的SelectableChannel 和用于文件操作的FileChannel。

而我们使用的ServerSocketChannel 和 SocketChannel 都是 SelectableChannel的子类。

     多路复用器Selector

    多路复用器提供了选择已经就绪的任务的能力。简单的说，Selector会不断的轮询注册​​​注册在其上的Channel，如果某个Channel上边发生了读或者写的事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来。然后通过SelectionKey可以获取就绪的Channel集合，进行I/O操作。一个多路复用器可以同时轮询多个Channel,JDK使用了epoll()代替了原来的select的实现。这就意味着只需要一个线程就可以接入成千上万的客户端。

    NIO服务端通信序列图：如下



     详解NIO客户端主要的创建过程：

1、打开ServerSocketChannel，用于监听客户端链接，它是所有客户端链接的父管道。

ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
2、绑定需要监听的接口，设置链接模式为非阻塞模式

serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(InetAddress.getByName("IP"),port));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
3、创建Reactor线程，创建多路复用器并启动线程。

Selector selector = Selector.open();
new Thread(new ReactorTask()).start();
4、将ServerSocketChannel 注册到复用selector上

SelectionKey key = serverSocketChannel.register(selector,SelectionKey.OP_ACCEPT,ioHandler);