JDK7中新增了一些与文件(网络)I/O相关的一些API，这些API被称为NIO2，或称为AIO(Asynchronous I/O)。
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AIO 介绍
AIO最大的一个特性就是异步能力，这种能力对socket与文件I/O都起作用。AIO其实是一种在读写操作结束之前允许进行其他操作的I/O处理。AIO是对JDK1.4中提出的同步非阻塞I/O(NIO)的进一步增强。
增加的新的类如下:
- AsynchronousChannel：支持异步通道，包括服务端AsynchronousServerSocketChannel和普通AsynchronousSocketChannel等实现。
- CompletionHandler：用户处理器。定义了一个用户处理就绪事件的接口，由用户自己实现，异步io的数据就绪后回调该处理器消费或处理数据。
- AsynchronousChannelGroup：一个用于资源共享的异步通道集合。处理IO事件和分配给CompletionHandler
另外，主要在java.nio.channels包下增加了下面四个异步通道：
- AsynchronousSocketChannel
- AsynchronousServerSocketChannel
- AsynchronousFileChannel
- AsynchronousDatagramChannel
AIO的实施需充分调用OS参与，IO需要操作系统支持、并发也同样需要操作系统的支持，所以性能方面不同操作系统差异会比较明显。因此在实际中AIO使用不是很广泛。
下面看一个简单的AIO的例子。
服务器：
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousServerSocketChannel;
import java.nio.channels.AsynchronousSocketChannel;
import java.nio.channels.CompletionHandler;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;
public class AIOServer {
public final static int PORT = 9888;
private AsynchronousServerSocketChannel server;
public AIOServer() throws IOException {
server = AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(
new InetSocketAddress(PORT)
);
}
public void startWithFuture() throws InterruptedException, ExecutionException,
TimeoutException {
System.out.println("Sever listen on " + PORT);
Future<AsynchronousSocketChannel> future = server.accept();
AsynchronousSocketChannel socket = future.get();
ByteBuffer readBuf = ByteBuffer.allocate(1024);
readBuf.clear();
socket.read(readBuf).get(100, TimeUnit.SECONDS);
readBuf.flip();
System.out.println("received message:" + new String(readBuf.array()));
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
public void startWithCompletionHandler() throws InterruptedException, ExecutionException,
TimeoutException {
System.out.println("Server listen on " + PORT);
//注册事件和事件完成后的处理器
server.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Object>() {
final ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
public void completed(AsynchronousSocketChannel result, Object attachment) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
System.out.println("start");
try {
buffer.clear();
result.read(buffer).get(100, TimeUnit.SECONDS);
buffer.flip();
System.out.println("received message: " + new String(buffer.array()));
} catch(InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try{
result.close();
server.accept(null, this);
} catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("end");
}
@Override
public void failed(Throwable exc, Object attachment) {
System.out.println("failed: " + exc);
}
});
// 主线程继续自己的行为
while(true) {
System.out.println("main thread");
Thread.sleep(1000);
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
new AIOServer().startWithCompletionHandler();
}
}
客户端：
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.AsynchronousSocketChannel;
public class AIOClient{
public static void main(String[] args) throws Exception {
AsynchronousSocketChannel client = AsynchronousSocketChannel.open();
client.connect(new InetSocketAddress("localhost", 9888));
client.write(ByteBuffer.wrap("just a test".getBytes())).get();
}
}
JAVA BIO NIO和AIO对比
简单介绍：
Java BIO ： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，
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。
在高性能的I/O设计中，有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式，其中Reactor模式用于同步I/O，而Proactor运用于异步I/O操作。
一般来说I/O模型可以分为：同步阻塞，同步非阻塞，异步阻塞，异步非阻塞IO。
同步阻塞IO：在此种方式下，用户进程在发起一个IO操作以后，必须等待IO操作的完成，只有当真正完成了IO操作以后，用户进程才能运行。JAVA传统的IO模型属于此种方式！
同步非阻塞IO:在此种方式下，用户进程发起一个IO操作以后边可返回做其它事情，但是用户进程需要时不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。其中目前JAVA的NIO就属于同步非阻塞IO。
异步阻塞IO：此种方式下是指应用发起一个IO操作以后，不等待内核IO操作的完成，等内核完成IO操作以后会通知应用程序，这其实就是同步和异步最关键的区别，同步必须等待或者主动的去询问IO是否完成，那么为什么说是阻塞的呢？因为此时是通过select系统调用来完成的，而select函数本身的实现方式是阻塞的，而采用select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄，从而提高系统的并发性！
异步非阻塞IO:在此种模式下，用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回，等IO操作真正的完成以后，应用程序会得到IO操作完成的通知，此时用户进程只需要对数据进行处理就好了，不需要进行实际的IO读写操作，因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。目前Java中还没有支持此种IO模型。
