1.概念

NIO（New Input/Output）和BIO（Blocking Input/Output）是Java中用于處理輸入輸出的兩種不同的模型。

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BIO 會(huì)阻塞，等有了消息，立刻返回，一個(gè)線程處理一個(gè)recv（需要很多線程）。

NIO 有沒(méi)有消息，都返回（但程序要自己判斷，返回空就循環(huán)重復(fù)）；一個(gè)線程可以處理多個(gè)recv（好處：不用很多線程；壞處：線程空轉(zhuǎn)，cpu浪費(fèi)嚴(yán)重）。

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Java中新的NIO包可以通過(guò)上述形式設(shè)置是否開啟阻塞，從而設(shè)置NIO或BIO，兩者都支持；

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IO多路復(fù)用

IO多路復(fù)用（IO Multiplexing）是一種通過(guò)單線程處理多個(gè)I/O操作的機(jī)制。它允許一個(gè)進(jìn)程同時(shí)監(jiān)聽多個(gè)文件描述符（如Socket），并在有數(shù)據(jù)可讀或可寫時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的處理，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性能。

在傳統(tǒng)的阻塞I/O模型中，每個(gè)I/O操作都需要一個(gè)獨(dú)立的線程來(lái)處理，當(dāng)并發(fā)量增加時(shí)，線程數(shù)量會(huì)急劇增加，導(dǎo)致系統(tǒng)資源消耗過(guò)大。而使用IO多路復(fù)用，只需要一個(gè)線程就可以同時(shí)處理多個(gè)I/O操作，大大減少了線程的數(shù)量和系統(tǒng)開銷。

常見的IO多路復(fù)用機(jī)制包括：

1. select：select是Unix系統(tǒng)最早引入的IO多路復(fù)用機(jī)制。它通過(guò)select函數(shù)來(lái)監(jiān)聽多個(gè)文件描述符，當(dāng)其中任意一個(gè)文件描述符準(zhǔn)備就緒時(shí)，select函數(shù)會(huì)返回，然后可以通過(guò)遍歷文件描述符集合來(lái)確定哪些文件描述符可讀或可寫。

2. poll：poll是select的一種改進(jìn)版本。它使用一個(gè)pollfd結(jié)構(gòu)體數(shù)組來(lái)管理文件描述符，并通過(guò)poll函數(shù)來(lái)監(jiān)聽多個(gè)文件描述符的狀態(tài)。與select相比，poll沒(méi)有最大文件描述符數(shù)量的限制。

3. epoll：epoll是Linux系統(tǒng)引入的一種高效的IO多路復(fù)用機(jī)制。它使用一個(gè)事件表來(lái)管理文件描述符，并通過(guò)epoll_ctl函數(shù)來(lái)注冊(cè)和刪除事件，通過(guò)epoll_wait函數(shù)來(lái)等待事件的發(fā)生。epoll提供了三種工作模式：邊沿觸發(fā)（EPOLLET）、水平觸發(fā)（EPOLLIN、EPOLLOUT）和一次性觸發(fā)（EPOLLONESHOT），可以根據(jù)具體需求選擇適合的模式。（epoll可以理解為多了個(gè)記事本，）

IO多路復(fù)用適用于處理大量的并發(fā)連接，如服務(wù)器端的網(wǎng)絡(luò)編程。它可以有效地減少線程的數(shù)量，提高系統(tǒng)的并發(fā)性能和資源利用率。

可以說(shuō)：

select內(nèi)核無(wú)狀態(tài)，每次從零開始

eqoll內(nèi)核維護(hù)一個(gè)狀態(tài)，可以異步做很多事情，調(diào)用的時(shí)候能夠立刻給出結(jié)果集

額外拓展

1.epoll機(jī)制詳解

epoll是Linux系統(tǒng)引入的一種高效的IO多路復(fù)用機(jī)制，它提供了一種事件驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)處理多個(gè)文件描述符的I/O操作。相比于傳統(tǒng)的select和poll機(jī)制，epoll在處理大量并發(fā)連接時(shí)具有更高的性能。

epoll的核心概念包括以下幾個(gè)部分：

1. epoll實(shí)例（epoll instance）：epoll實(shí)例是一個(gè)內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，用于管理文件描述符和事件。通過(guò)epoll_create函數(shù)來(lái)創(chuàng)建一個(gè)epoll實(shí)例。

2. 文件描述符（file descriptor）：文件描述符是操作系統(tǒng)對(duì)文件或I/O設(shè)備的引用。在epoll中，需要將需要監(jiān)聽的文件描述符添加到epoll實(shí)例中。

3. 事件（event）：事件是對(duì)文件描述符的一種狀態(tài)變化的表示，如可讀、可寫等。在epoll中，通過(guò)epoll_event結(jié)構(gòu)體來(lái)表示事件。

4. 事件表（event table）：事件表是epoll實(shí)例中用來(lái)存儲(chǔ)事件的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)epoll_ctl函數(shù)來(lái)注冊(cè)和刪除事件。

epoll的工作流程如下：

1. 創(chuàng)建epoll實(shí)例：通過(guò)epoll_create函數(shù)創(chuàng)建一個(gè)epoll實(shí)例，并返回一個(gè)文件描述符，用于后續(xù)的操作。

2. 添加文件描述符：通過(guò)epoll_ctl函數(shù)將需要監(jiān)聽的文件描述符添加到epoll實(shí)例中，并指定需要監(jiān)聽的事件類型。

3. 等待事件：通過(guò)epoll_wait函數(shù)等待事件的發(fā)生。當(dāng)有文件描述符的事件發(fā)生時(shí)，epoll_wait函數(shù)會(huì)返回，并將事件信息填充到一個(gè)epoll_event數(shù)組中。

4. 處理事件：遍歷epoll_event數(shù)組，根據(jù)事件類型進(jìn)行相應(yīng)的處理。

5. 循環(huán)操作：重復(fù)執(zhí)行等待事件和處理事件的過(guò)程，實(shí)現(xiàn)持續(xù)的事件驅(qū)動(dòng)。

epoll提供了三種工作模式：

1. 邊沿觸發(fā)（EPOLLET）：只有在文件描述符狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)才觸發(fā)事件，適用于高效處理大量的并發(fā)連接。

2. 水平觸發(fā)（EPOLLIN、EPOLLOUT）：只要文件描述符處于可讀或可寫狀態(tài)，就會(huì)觸發(fā)事件，適用于普通的網(wǎng)絡(luò)編程。

3. 一次性觸發(fā)（EPOLLONESHOT）：只觸發(fā)一次事件，需要在處理完事件后重新注冊(cè)。

epoll的優(yōu)勢(shì)在于可以處理大量的并發(fā)連接，具有更高的性能和資源利用率。它避免了傳統(tǒng)select和poll機(jī)制中遍歷文件描述符集合的開銷，同時(shí)提供了更靈活的事件觸發(fā)方式。因此，epoll被廣泛應(yīng)用于高性能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器編程。

2.BIO什么時(shí)候會(huì)阻塞？

BIO（Blocking I/O，阻塞I/O）是一種同步的I/O模型，在進(jìn)行I/O操作時(shí)會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到操作完成或出現(xiàn)錯(cuò)誤。以下情況下，BIO會(huì)發(fā)生阻塞：

1. 讀取阻塞：當(dāng)從輸入流（如Socket的InputStream）讀取數(shù)據(jù)時(shí)，如果沒(méi)有可讀取的數(shù)據(jù)，讀取操作將會(huì)阻塞，直到有數(shù)據(jù)可讀或者發(fā)生超時(shí)或錯(cuò)誤。

2. 寫入阻塞：當(dāng)向輸出流（如Socket的OutputStream）寫入數(shù)據(jù)時(shí)，如果輸出緩沖區(qū)已滿，寫入操作將會(huì)阻塞，直到有空間可寫或者發(fā)生超時(shí)或錯(cuò)誤。

3. 連接阻塞：在使用ServerSocket等待客戶端連接時(shí)，accept()方法會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到有客戶端連接成功或發(fā)生超時(shí)或錯(cuò)誤。

BIO的阻塞特性意味著在進(jìn)行I/O操作時(shí)，線程會(huì)一直等待，不能處理其他任務(wù)。這可能導(dǎo)致資源浪費(fèi)和性能下降。因此，對(duì)于高并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，通常使用NIO（Non-blocking I/O，非阻塞I/O）或AIO（Asynchronous I/O，異步I/O）模型來(lái)避免阻塞。

3.上文提到的緩沖區(qū)（詳解）

概念和作用：緩沖區(qū)（Buffer）是在進(jìn)行I/O操作時(shí)用于臨時(shí)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的一塊內(nèi)存區(qū)域。它提供了一種緩沖數(shù)據(jù)的機(jī)制，可以減少實(shí)際的I/O操作次數(shù)，提高數(shù)據(jù)讀寫的效率。

在Java中，緩沖區(qū)是通過(guò)Buffer類的實(shí)例來(lái)表示的。Java NIO（New I/O）庫(kù)提供了一組緩沖區(qū)類，如ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer等，用于處理不同類型的數(shù)據(jù)。

緩沖區(qū)有以下幾個(gè)重要的屬性：

1. 容量（Capacity）：緩沖區(qū)的容量表示它可以存儲(chǔ)的最大數(shù)據(jù)量。一旦創(chuàng)建，緩沖區(qū)的容量就是固定的，不能改變。

2. 位置（Position）：緩沖區(qū)的位置表示當(dāng)前讀寫操作的位置。初始時(shí)，位置為0，隨著讀寫操作進(jìn)行，位置會(huì)自動(dòng)更新。

3. 上界（Limit）：緩沖區(qū)的上界表示有效數(shù)據(jù)的末尾位置。讀寫操作不能超過(guò)上界。

4. 標(biāo)記（Mark）：緩沖區(qū)的標(biāo)記是一個(gè)備忘位置，可以通過(guò)mark()方法設(shè)置，并通過(guò)reset()方法恢復(fù)到標(biāo)記位置。

緩沖區(qū)的基本操作包括：

1. 寫入數(shù)據(jù)：通過(guò)put()方法將數(shù)據(jù)寫入緩沖區(qū)，同時(shí)位置會(huì)自動(dòng)向后移動(dòng)。

2. 讀取數(shù)據(jù)：通過(guò)get()方法從緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，同時(shí)位置會(huì)自動(dòng)向后移動(dòng)。

3. 翻轉(zhuǎn)緩沖區(qū)：通過(guò)flip()方法將上界設(shè)置為當(dāng)前位置，位置重置為0，用于將緩沖區(qū)從寫模式切換到讀模式。

4. 清空緩沖區(qū)：通過(guò)clear()方法將位置設(shè)置為0，上界設(shè)置為容量，用于將緩沖區(qū)從讀模式切換到寫模式。

緩沖區(qū)的使用可以提高I/O操作的效率，特別是在處理大量數(shù)據(jù)時(shí)。它可以減少系統(tǒng)的調(diào)用次數(shù)，提高數(shù)據(jù)讀寫的速度。

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到了這里，關(guān)于阻塞非阻塞IO（BIO和NIO），IO多路復(fù)用的文章就介紹完了。如果您還想了解更多內(nèi)容，請(qǐng)?jiān)谟疑辖撬阉鱐OY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)！