基础概念
同步和异步
描述的方法跟调用者间通信的方式，如果不需要调用者主动等待，调用者调用后立即返回，然后方法本身通过回调，消息通知等方式通知调用者结果，就是异步的。如果调用方法后一直需要调用者一直等待方法返回结果，那么就是同步的。
阻塞和非阻塞
描述的是调用者调用方法后的状态，比如：线程A调用了B方法，A线程处于阻塞状态。
下面用一个案例说明：小明烧开水
第一版烧水: 当小明将水倒入烧水壶之后，需要坐在沙发看着水是否烧开。因此该场就是同步阻塞的，小明无法去做其他事情，而且得一直看着水是否开了。
第二版烧水：当小明将水倒入烧水壶之后，小明就去干其他事情了，每个2分钟回来看一下水是否烧开，因此该场就是同步非阻塞的，小明处于非阻塞状态，但是他需要主动去观察水是否烧开
第三版烧水：当小明将水倒入烧水壶之后，小明就去干其他事情了，当水开时，烧水壶会发出尖锐的叫声，这是小明就回来处理了。因此该场景就是异步非阻塞的，小明可以忙自己的事情，因此他是非阻塞的。而且小明也不需要自己主动的观察水是否烧开，而是烧水壶提醒小明水开了，因此是异步的。
java 中的IO 模型
BIO 模型
同步并阻塞（传统阻塞模型），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服务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。
在客户端和服务器建立连接后，服务器启动一个线程去监听客户端的输入流，当客户端未输入任何数据，服务端这个线程处于阻塞状态，而且服务器是主动的等待客户端信息，所以是同步进行的。
NIO 模型
同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求（连接），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请求就进行处理。
服务器线程不会阻塞等待某个客户端传输内容，而是轮询的进行处理，因此是非阻塞的。由于客户端的请求需要服务端主动去查询，因此是同步的。
NIO有三个核心部分：Channel（通道），Buffer(缓冲区)， Selector(选择器)
-
Buffer
一个Buffer对象是固定数量的数据的容器。其作用是一个存储器，或者分段运输区，在这里数据可被存储并在之后用于检索。
-
Channel
通道(Channel)可以理解为数据传输的管道。通道与流不同的是，流只是在一个方向上移动(一个流必须是inputStream或者outputStream的子类)，而通道可以用于读、写或者同时用于读写。
-
Selector
选择器提供选择执行已经就绪的任务的能力，这使得多元 I/O 成为可能，就绪选择和多元执行使得单线程能够有效率地同时管理多个 I/O 通道(channels)。
每个channel都会对应一个Buffer
Selector对应一个线程，一个线程对应多个channel（连接）
该图反应了有三个channel注册到了 selector
程序切换到哪个channel是由事件决定的
Selector会根据不同的事件，在各个通道上切换
Buffer就是一个内存块，底层是有一个数组
数据的读取写入是通过Buffer，这个和BIO不同，BIO中要么是输入流或者是输出流，不能双向，但是NIO的Buffer是可以读也可以写，需要flip方法切换
channel是双向的，可以反映底层操作系统的情况。比如Linux，底层操作系统通道就是双向的。
AIO 模型（NIO.2）
异步非阻塞，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，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用
下面用一个实例展示下NIO客户端和服务器，具体功能：客户端发送hello world， 服务端打印内容
服务器代码：
package nio.demo2;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Set;
/**
* @author huangyichun
* @date 2020/9/11
*/
@Slf4j
public class NIOServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//创建ServerSocketChannel ->ServerSocket
final ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
//得到一个selector对象
final Selector selector = Selector.open();
//绑定一个端口 6666，在服务器监听
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(6666));
//设置为非阻塞模式
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
//把serverSocketChannel注册到selector，关心事件为OP_ACCEPT
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
log.info("注册后的selectionKey数量={}", selector.keys().size());
//循环等待
while(true) {
//这里我们等待1秒，如果没有事件发生，返回
if (selector.select(1000) == 0) {
log.info("服务器等待了1秒，无连接");
continue;
}
//如果返回的大于0，获取到相关的selectKey集合
//1.如果返回的大于0，标识已经获取到关注的时间
//2. selector.selectedKeys()返回关注事件的集合
final Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
//遍历selectionKeys
selectionKeys.forEach(key -> {
//获取到selectionKey，根据key对应的通道发生的事件做相应的处理
if(key.isAcceptable()) {//如果是OP_ACCEPT，有新的客户端连接
//给该客户端生成一个socketChannel
try {
SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();
log.info("客户端连接成功，socketChannel={}", socketChannel.hashCode());
socketChannel.configureBlocking(false);
//将客户端channel注册到selector上，关注时间为OP_READ，同时给该channel关联一个Buffer
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ, ByteBuffer.allocate(1024));
log.info("客户端连接后，注册的selectionKey数量={}", selector.keys().size());
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}else if(key.isReadable()) {//发送OP_READ
//通过key反向获取到对应的channel
final SocketChannel channel = (SocketChannel)key.channel();
//获取到该channel关联的buffer
log.info("客户端连接成功，socketChannel={}", channel.hashCode());
ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer)key.attachment();
try {
channel.read(byteBuffer);
log.info("客户端发送的数据是:{}", new String(byteBuffer.array()));
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
//从集合中移除当前的selectionKey，防止重复操作
selectionKeys.remove(key);
});
}
}
}
客户端代码：
package nio.demo2;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SocketChannel;
/**
* @author huangyichun
* @date 2020/9/14
*/
@Slf4j
public class NIOClient {
public static void main(String[] args) throws IOException {
//得到一个通道
SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
//设置非阻塞
socketChannel.configureBlocking(false);
//提供服务端的ip和端口
final InetSocketAddress inetSocketAddress = new InetSocketAddress("127.0.0.1", 6666);
//连接服务器
if (!socketChannel.connect(inetSocketAddress)) {
while (!socketChannel.finishConnect()) {
log.info("因为连接需要时间，客户端不会阻塞，可以做其他工作...");
}
}
//连接成功，就发送数据
String str = "hello world";
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap(str.getBytes());
//发送数据，将buffer数据写入channel
socketChannel.write(buffer);
System.in.read();
}
}
