阻塞 IO

通常在进行同步 I/O 操作时，如果读取数据，代码会阻塞直至有可供读取的数据。同样，写入调用将会阻塞直至数据能够写入。传统的 Server/Client 模式会基于 TPR （Thread per Request ）, 服务器会为每个客户端请求建立一个线程，由该线程单独负责处理一个客户请求。这种模式带来的问题就是线程数量的急剧增加，大量的线程会增大服务的开销。大多数的实现为了避免这个问题，采用了线程池模型，并设置线程池的最大数量，这个带来了新的问题，如果线程池中有 100 个线程，而有 100个用户都在进行大文件下载，会导致 101 个用户的请求无法及时处理，即便第 101 个用户指向请求一个几 kb 大小的页面。传统的 Server /Client 模式如下图所示

非阻塞 IO（NIO）

NIO 中非阻塞 I/O 采用了基于 Reactor 模式的工作方式， I/O 调用不会被阻塞， 相反是注册感兴趣的 I/O 事件，如可读数据到达，新的套接字连接等等，在发生特定的事件时，系统再通知我们。NIO 中实现非阻塞 I/O 的核心对象就是 Selector 。

Selector 就是注册各种 I / O 时间地方，而且当我们感兴趣的事件发生时，就是这个对象告诉我们发生的事件，如下图所示：

从图中可以看到，当有读，或者写等任何注册事件发生时，可以从 Selector 中获取响应的 SelectionKey ， 同事从 SelectorKey 中恶意找到发生的事件和该事件所发生的具体 SelectableCannel 以获取客户端发送过来的数据。

非阻塞指的是 IO 本身不阻塞，但是获取 IO 事件的 select(） 方法是需要阻塞等待的。区别阻塞的 IO 会阻塞在 IO 操作上，NIO 阻塞在事件获取上，没有事件就没有 IO ， 从高层次来看 IO 就不阻塞了，也就是说只有 IO 已经发生那么我们才评估 IO 是否阻塞，但是 select() 阻塞的时候 IO 还没有发生，何谈 IO 的阻塞呢？ NIO的本质是延迟 IO 操作到真正发生 IO的时候，而不是以前只要 IO 流打开就一直等待 IO 操作。

总结：NIO 不会发生 IO 打开后阻塞，而是在 IO 发生的时候会处理，其实本质也是一种 IO 延迟阻塞。

NIO 概述

Java NIO 由一下几个核心部分组成：

• Channels

• Buffers

• Selectors

虽然 Java NIO 中除此之外还有很多类和组件，单 Channel， Buffer 和 Selector 构成了核心的 API 。其他组件，如 Pipe 和 FileLock ， 只不过是与三个核心组件共同协作的工具类。

Channel

首先说下 Channel ，可以翻译为 “通道”Channel 和 IO 的Stream （流）是差不多的一个等级的。只是 Stream 是单向的，比如 InputStream , OutputStream. 而 Channel 是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。

NIO 中的 Channel 的主要实现有：FileChannel、DatagramChannel 、SocketChannel 和 ServerSocketChannel , 这里看名字就可以猜出来： 分别对应文件 IO 、UDP 和 TCP (Server 和 Client)。

Buffer

NIO 找那个关键 Buffer 实现有：ByteBuffer , CharBuffer , DoubleBuffer , FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBUffer , 分别对应基本数据类型 : byte , char , dubbole, float , int , long , short.

Selector

Selector 运行单线程处理多个 Channel ， 如果你的引用中开启了多个通道，但是每个连接的流量都很低，使用 Selector 就会很方便，例如在一个聊天服务器中，要使用 Selector， 需要向 Selector 中注册 Channel , 然后调用 select() 方法。 这个方法一直会阻塞到其注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有：新的连接进来、数据接收等。