1、引言關(guān)于Java網(wǎng)絡(luò)編程中的同步IO和異步IO的區(qū)別及原理的文章非常的多，具體來說主要還是在討論Java BIO和Java NIO這兩者，而關(guān)于Java AIO的文章就少之又少了（即使用也只是介紹了一下概念和代碼示例）。 在深入了解AIO之前，我注意到以下幾個現(xiàn)象：
Java AIO的這些不合常理的現(xiàn)象難免會令人心存疑惑。所以決定寫這篇文章時，我不想只是簡單的把AIO的概念再復述一遍，而是要透過現(xiàn)象，深入分析、思考和并理解Java AIO的本質(zhì)。 2、我們所理解的異步
public void create() {
????//TODO
}?
public void build() {
????executor.execute(() -> build());
}?
不管是用@Async注解，還是往線程池里提交任務(wù)，他們最終都是同一個結(jié)果，就是把要執(zhí)行的任務(wù)，交給另外一個線程來執(zhí)行。
這個時候，我們可以大致的認為，所謂的“異步”，就是用多線程的方式去并行執(zhí)行任務(wù)。 3、Java BIO和NIO到底是同步還是異步？Java BIO和NIO到底是同步還是異步，我們先按照異步這個思路，做異步編程。 3.1BIO代碼示例
InputStream in = socket.getInputStream();in.read(data);// 接收到數(shù)據(jù)，異步處理executor.execute(() -> handle(data));?
public void handle(byte [] data) {
????// TODO
}?
如上：BIO在read()時，雖然線程阻塞了，但在收到數(shù)據(jù)時，可以異步啟動一個線程去處理。
3.2NIO代碼示例
Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = keys.iterator();while (iterator.hasNext()) {
????SelectionKey key = iterator.next();
????if (key.isReadable()) {
????????SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
????????ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) key.attachment();
????????executor.execute(() -> {
????????????try {
????????????????channel.read(byteBuffer);
????????????????handle(byteBuffer);
????????????} catch (Exception e) {
?
????????????}
????????});
????}
}?
public static void handle(ByteBuffer buffer) {
????// TODO
}?
同理：NIO雖然read()是非阻塞的，通過select()可以阻塞等待數(shù)據(jù)，在有數(shù)據(jù)可讀的時候，異步啟動一個線程，去讀取數(shù)據(jù)和處理數(shù)據(jù)。
3.3產(chǎn)生的理解偏差此時我們信誓旦旦地說，Java的BIO和NIO是異步還是同步，取決你的心情，你高興給它個多線程，它就是異步的。 但果真如此么？ 在翻閱了大量博客文章之后，基本一致的闡明了——BIO和NIO是同步的。 那問題點出在哪呢，是什么造成了我們理解上的偏差呢？ 那就是參考系的問題，以前學物理時，公交車上的乘客是運動還是靜止，需要有參考系前提，如果以地面為參考，他是運動的，以公交車為參考，他是靜止的。 Java IO也是一樣，需要有個參考系，才能定義它是同步還是異步。 既然我們討論的是關(guān)于Java IO是哪一種模式，那就是要針對IO讀寫操作這件事來理解，而其他的啟動另外一個線程去處理數(shù)據(jù)，已經(jīng)是脫離IO讀寫的范圍了，不應(yīng)該把他們扯進來。 3.4嘗試定義異步所以以IO讀寫操作這事件作為參照，我們先嘗試的這樣定義，就是：發(fā)起IO讀寫的線程（調(diào)用read和write的線程），和實際操作IO讀寫的線程，如果是同一個線程，就稱之為同步，否則是異步。 按上述定義：
按照這個思路，AIO應(yīng)該是發(fā)起IO讀寫的線程，和實際收到數(shù)據(jù)的線程，可能不是同一個線程。 是不是這樣呢？我們將在上一節(jié)直接上Java AIO的代碼，我們從 實際代碼中一窺究竟吧。 4、一個Java AIO的網(wǎng)絡(luò)編程示例4.1AIO服務(wù)端程序代碼?
public class AioServer {
?
????public static void main(String[] args) throws IOException {
????????System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " AioServer start");
????????AsynchronousServerSocketChannel serverChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open()
????????????????.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
????????serverChannel.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Void>() {
?
????????????@Override
????????????public void completed(AsynchronousSocketChannel clientChannel, Void attachment) {
????????????????System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " client is connected");
????????????????ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
????????????????clientChannel.read(buffer, buffer, new ClientHandler());
????????????}
?
????????????@Override
????????????public void failed(Throwable exc, Void attachment) {
????????????????System.out.println("accept fail");
????????????}
????????});
????????System.in.read();
????}
}?
public class ClientHandler implements CompletionHandler<Integer, ByteBuffer> {
????@Override
????public void completed(Integer result, ByteBuffer buffer) {
????????buffer.flip();
????????byte [] data = new byte[buffer.remaining()];
????????buffer.get(data);
????????System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " received:"? + new String(data, StandardCharsets.UTF_8));
????}
?
????@Override
????public void failed(Throwable exc, ByteBuffer buffer) {
?
????}
}?
4.2AIO客戶端程序
????public static void main(String[] args) throws Exception {
????????AsynchronousSocketChannel channel = AsynchronousSocketChannel.open();
????????channel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
????????ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
????????buffer.put("Java AIO".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
????????buffer.flip();
????????Thread.sleep(1000L);
????????channel.write(buffer);
?}
}?
4.3異步的定義猜想結(jié)論?文章來源地址http://www.zghlxwxcb.cn/news/detail-693438.html
? 在服務(wù)端運行結(jié)果里：
1）main線程發(fā)起serverChannel.accept的調(diào)用，添加了一個CompletionHandler監(jiān)聽回調(diào)，當有客戶端連接過來時，Thread-5線程執(zhí)行了accep的completed回調(diào)方法。 2）緊接著Thread-5又發(fā)起了clientChannel.read調(diào)用，也添加了個CompletionHandler監(jiān)聽回調(diào)，當收到數(shù)據(jù)時，是Thread-1的執(zhí)行了read的completed回調(diào)方法。 這個結(jié)論和上面異步猜想一致：發(fā)起IO操作（例如accept、read、write）調(diào)用的線程，和最終完成這個操作的線程不是同一個，我們把這種IO模式稱之AIO。 當然了，這樣定義AIO只是為了方便我們理解，實際中對異步IO的定義可能更抽象一點。 ?
5、 AIO示例引發(fā)思考1：“執(zhí)行completed()方法的線程是誰創(chuàng)建、什么時候創(chuàng)建？”一般，這樣的問題，需要從程序的入口的開始了解，但跟線程相關(guān)，其實是可以從線程棧的運行情況來定位線程是怎么運行。 只運行AIO服務(wù)端程序，客戶端不運行，打印一下線程棧（備注：程序在Linux平臺上運行，其他平臺略有差異）。如下圖所示。
?分析線程棧，發(fā)現(xiàn)，程序啟動了那么幾個線程：
? 6、 AIO示例引發(fā)思考2：AIO注冊事件監(jiān)聽和執(zhí)行回調(diào)是如何實現(xiàn)的？
?注：注冊事件調(diào)用EPoll.ctl(...)函數(shù)，這個函數(shù)在最后的參數(shù)用于指定是一次性的，還是永久性。上面代碼events | EPOLLONSHOT字面意思看來，是一次性的。 監(jiān)聽事件：
? 處理事件：
?
?
? 核心流程總結(jié)：
?在分析完上面的代碼流程后會發(fā)現(xiàn)：每一次IO讀寫都要經(jīng)歷的這三個事件是一次性的，也就是在處理事件完，本次流程就結(jié)束了，如果想繼續(xù)下一次的IO讀寫，就得從頭開始再來一遍。這樣就會存在所謂的死亡回調(diào)（回調(diào)方法里再添加下一個回調(diào)方法），這對于編程的復雜度大大提高了。 7、 AIO示例引發(fā)思考3：監(jiān)聽回調(diào)的本質(zhì)是什么？? 7.1概述
7.2系統(tǒng)調(diào)用與函數(shù)調(diào)用
? 7.3用戶態(tài)和內(nèi)核態(tài)之間的通信
7.4用實際例子驗證結(jié)論
?定位到具體的代碼上：可以看到“AWT-XAWT”正在做while循環(huán)，調(diào)用waitForEvents函數(shù)等待事件返回。如果沒有事件，線程就一直阻塞在那邊。如下圖所示。
? 8、Java AIO的本質(zhì)是什么？? 8.1Java AIO的本質(zhì)，就是只在用戶態(tài)實現(xiàn)了異步
8.2Java AIO的其它真相
? |
到了這里，關(guān)于到底什么是Java AIO？為什么Netty會移除AIO？一文搞懂AIO的本質(zhì)！的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請在右上角搜索TOY模板網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章，希望大家以后多多支持TOY模板網(wǎng)！
