概述

IO

• IO是輸入和輸出的縮寫. Java的IO包主要關注的是從目標媒介讀取數據以及輸出數據到目標媒介，目標媒介包括:
  文件
  管道(線程內部通信)
  網絡連接
  內存緩存
  標準輸入、輸出和錯誤輸出

• 輸出操作
  

• 輸入操作
  

流

• 流從概念上來說是一個連續的數據流。在Java IO中流既可以是字節流(以字節為單位進行讀寫)，也可以是字符流(以字符為單位進行讀寫，如Reader/Writer)。你既可以從流中讀取數據，也可以往流中寫數據。流媒介相關聯,原先在目標媒介上的操作都變為對流的操作。InpusStream作為媒介的輸入操作的代理， OutputStream作為目標媒介的輸出操作的代理,原先在數據源和目標媒介上的操作都轉化到了流上的操作。
• 輸出操作
  
• 輸入操作
  

套接字

• Socket用于描述IP地址和端口, 是一個通信鏈的句柄。應用程序通常通過”套接字”向網絡發出請求或者應答網絡請求。
  以J2SDK-1.3為例，Socket和ServerSocket類庫位于java.net包中。ServerSocket用于服務器端，Socket是建立網絡連接時使用的。在連接成功時，應用程序兩端都會產生一個Socket實例，操作這個實例，完成所需的會話。對于一個網絡連接來說，套接字是平等的，并沒有差別，不因為在服務器端或在客戶端而產生不同級別。
  從簡而論，Socket是作為和更底層的網絡設備(網卡)的代理而存在的。

網絡編程

IO操作時的目標媒介是套接字的特殊場景,即網絡IO特指它的的目標媒介是套接字。它是為不同進程(不限于不同終端間)之間的通信而存在的。由于目標媒介是Socket，它是面向網絡的，任何異常的網絡狀態都會影響到網絡IO的操作(包括它的讀寫速度)

BIO
同步阻塞式IO。BIO是最早的IO操作的API，執行路程如下(每一步操作都是阻塞式的)：

Domo:

NIO

• 同步非阻塞式IO。NIO是第二代IO操作的API，它不再讓開發人員直接操作Socket，而是增加了加新的概念:Selector、Channel、Buffer，開發人員使用的都是這幾個新的對象。

Channel:

• Channel通道是對Socket功能的增強，原先在Socket上的操作在NIO中都變為Channel了。原先在Socket上的操作，都可以在Channel上找到替代的方式。
  Channel新增了即時查詢與Channel關聯的Socket的狀態(讀取準備就緒、寫入準備就緒、可接收新連接、有新連接)

Buffer:

• Buffer緩沖是作為Channel和業務模塊之間的中介的角色，NIO的API不提供直接往Channel中讀取和寫入數據，只能在Buffer和Channel之間讀寫數據，或者直接和Buffer做讀寫操作。

SelectionKey

• SelectionKey是Channel上下文對象，他提供Channel關聯一個與自己相關的對象，以及對于Channel狀態的查詢，可以即時查詢Channel的狀態(讀取準備就緒、寫入準備就緒、可接收新連接、是否可連接)。
• 我們可以根據SelectionKey來查看Channel是否準備就緒了，如果沒有準備就緒則直接跳過它的處理，等到它準備就緒之后再操作，避免了阻塞線程。

Selector:

• Selector選擇器，NIO的最核心組件，支持多路復用(同時管理多個Channel)，使用方法是向Selector中注冊Channel并且指定特定的狀態，之后Selector.select()方法可以即時返回特定狀態的SelectionKey集合(SelectionKey中可以獲取Channel)。

• NIO在同步執行的情況下,只會對對應狀態已經準備就緒的Channel做操作，防止了因為網絡IO而讓線程完全阻塞的情況：
  

Demo：

AIO

異步非阻塞IO,是最新的IO操作的API，他對于Channel的讀寫也是需要通過Buffer來操作的。但是它完全采用異步回調的方式，提供接收客戶端Channel、從Channel讀取數據、往Channel寫入數據的回調時機，所有的流程都是通過監聽這些時機來串聯起來的：

Demo:

對比

API	BIO	NIO	AIO
調用方式	同步調用	同步調用	異步調用
讀寫方式	單個字節讀取,阻塞線程	支持非阻塞，可讀取字節塊	非阻塞,可讀取字節塊
效率	低	高(linux沒有性能問題)	高
易用性	簡單	需要自己組織線程模型	不需要自己組織線程模型
調試難度	簡單	簡單	難(異步+線程模型)
第三方支持	未知	Mina、Netty	Talent-aio

demo代碼

https://github.com/cx422803902/io.git