什么是BIO

特点：面向流、阻塞io

通过服务器模型讲解阻塞比较好懂，当客户端请求到达服务器时会创建对应的单线程进行处理，单线程进行读写会阻塞，如果没有客户端请求则服务器接收端进行阻塞，这就是阻塞。

缺点：单线程单连接的方式容易造成阻塞，请求过多导致线程增多，频繁的上下文切换消耗资源。

什么是NIO（没有多路复用）

• 服务端改用单线程接受客户端连接，多个客户端连接存储起来由单线程遍历执行
• 接收客户端连接的时候，不需要阻塞，如果没有客户端连接服务端的接收方法就返回-1
• 在读写操作的时候，也不阻塞，有数据就读，没数据就直接返回

缺点：在客户端与服务器建立连接后，后续会进行一系列的读写操作。虽然这些读写操作是非阻塞的，但是每调一次读写操作在操作系统层面都要进行一次用户态和内核态的切换，这个也是一项巨大的开销（读写等系统调用都是在内核态完成的）

什么是多路复用

只有在数据准备好了的情况下读写操作才有效，否则只是进行空读，白白浪费了操作系统用户态与内核态的切换。

通过多路复用技术可以一次性知道哪些文件描述符可读哪些可写，从而避免了用户态与内核态的切换。

多路复用器如下表：

select

方式是将已连接的 Socket 都放到一个文件描述符集合，然后调用 select 函数将文件描述符集合拷贝到内核里，让内核来检查是否有网络事件产生(通过遍历文件描述符集合的方式)，当检查到有事件产生后，将此 Socket 标记为可读或可写， 接着再把整个文件描述符集合拷贝回用户态里，然后用户态还需要再通过遍历的方法找到可读或可写的 Socket，然后再对其处理。

两次遍历、两次拷贝

epoll

第一点：在内核中通过红黑树维护待检测文件描述符fd，每次只需要调用epoll_ctl()来加入待检测的socket，不用每次copy全量。

第二点：epoll 使用事件驱动的机制，内核里维护了一个链表来记录就绪事件，当某个 socket 有事件发生时，通过回调函数内核会将其加入到这个就绪事件列表中，当用户调用 epoll_wait() 函数时，只会返回有事件发生的文件描述符的个数（从内核态拷贝到用户态）。

Java中的NIO

• 特点：面向缓存区、非阻塞io
• 通道channel：数据传输双方的连接，本身不存储数据，只能与缓存区进行交互
• 缓存区buffer：在java中的数据结构是数组，用于存储数据，可以对其进行读取和写入。
• 选择器Selector：对Linux下的select/poll/epoll的包装，负责监听channel事件发生

在java中缓存区氛围直接缓存区、非直接缓存区（可以通过不同的方法调用实现）

• 直接缓存区：将物理内存作为缓存区，读写双方通过通道共同作用于缓存区
• 非直接缓存区：在jvm中建立缓存区供应用程序操作，另外在内核地址空间建立缓存区供文件系统等操作，双方缓存区的读写由通道完成

java NIO的非阻塞模式，是一个线程维护着一个选择器（Selector），客户端读/写操作而不是直接对接线程，而是先进入缓冲区，通道（channel）从缓冲区获取相应事件，准备好读/写事件后通道会通知选择器（Selector）来执行，只对准备好的通道进行数据的读写操作，当前通道没有读写事件，而不是阻塞等待事件，可能去处理其它已经准备好了的通道，这样从而达到了一个线程可以维护多个客户端读写事件

1. 每一个Channel都会对于一个Buffer
2. Selector对应一个线程，一个线程对应多个通道（Channel）
3. 程序切换到那个Channel是由事件决定的
4. Selector会根据不同的事件，在各通道上切换
5. Channel是双向的，读写不冲突

Selector

selector的作用是针对绑定在其上的channel做事件监听，如果某channel发生某事件就会有对应的处理，从而做到了单线程处理多channel。

Selector维护着一个SelectionKeys是一个Set容器里面存放着所有连接注册进来的客户端，每次Selector监听时其实就是查看SelectionKeys容器所有连接有没有事件。

参考资料：

[1]https://blog.csdn.net/weixin_44642403/article/details/108692965

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