[java八股文][Java基础面试篇]I/O

Java怎么实现网络IO高并发编程？

可以用 Java NIO ，是一种同步非阻塞的I/O模型，也是I/O多路复用的基础。

传统的BIO里面socket.read()，如果TCP RecvBuffer里没有数据，函数会一直阻塞，直到收到数据，返回读到的数据， 如果使用BIO要想要并发处理多个客户端的i/o，那么会使用多线程模式，一个线程专门处理一个客户端 io，这种模式随着客户端越来越多，所需要创建的线程也越来越多，会急剧消耗系统的性能。

NIO 是基于I/O多路复用实现的，它可以只用一个线程处理多个客户端I/O，如果你需要同时管理成千上万的连接，但是每个连接只发送少量数据，例如一个聊天服务器，用NIO实现会更好一些。

BIO、NIO、AIO区别是什么？

• BIO（blocking IO）：就是传统的 java.io 包，它是基于流模型实现的，交互的方式是同步、阻塞方式，也就是说在读入输入流或者输出流时，在读写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用是可靠的线性顺序。优点是代码比较简单、直观；缺点是 IO 的效率和扩展性很低，容易成为应用性能瓶颈。
• NIO（non-blocking IO） ：Java 1.4 引入的 java.nio 包，提供了 Channel、Selector、Buffer 等新的抽象，可以构建多路复用的、同步非阻塞 IO 程序，同时提供了更接近操作系统底层高性能的数据操作方式。
• AIO（Asynchronous IO） ：是 Java 1.7 之后引入的包，是 NIO 的升级版本，提供了异步非堵塞的 IO 操作方式，所以人们叫它 AIO（Asynchronous IO），异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。

NIO是怎么实现的？

NIO是一种同步非阻塞的IO模型，所以也可以叫NON-BLOCKINGIO。同步是指线程不断轮询IO事件是否就绪，非阻塞是指线程在等待IO的时候，可以同时做其他任务。

同步的核心就Selector（I/O多路复用），Selector代替了线程本身轮询IO事件，避免了阻塞同时减少了不必要的线程消耗；非阻塞的核心就是通道和缓冲区，当IO事件就绪时，可以通过写到缓冲区，保证IO的成功，而无需线程阻塞式地等待。

NIO由一个专门的线程处理所有IO事件，并负责分发。事件驱动机制，事件到来的时候触发操作，不需要阻塞的监视事件。线程之间通过wait,notify通信，减少线程切换。

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector。传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。

Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

你知道有哪个框架用到NIO了吗？

Netty。

Netty 的 I/O 模型是基于非阻塞 I/O 实现的，底层依赖的是 NIO 框架的多路复用器 Selector。采用 epoll 模式后，只需要一个线程负责 Selector 的轮询。当有数据处于就绪状态后，需要一个事件分发器（Event Dispather），它负责将读写事件分发给对应的读写事件处理器（Event Handler）。事件分发器有两种设计模式：Reactor 和 Proactor，Reactor 采用同步 I/O， Proactor 采用异步 I/O。

Reactor 实现相对简单，适合处理耗时短的场景，对于耗时长的 I/O 操作容易造成阻塞。Proactor 性能更高，但是实现逻辑非常复杂，适合图片或视频流分析服务器，目前主流的事件驱动模型还是依赖 select 或 epoll 来实现。