NIO
正反两面都能考虑到，说出道理来，才真正了解这件事情
什么是NIO？
Java NIO是在jdk1.4开始使用的，它既可以说成“新I/O”，也可以说成非阻塞式I/O，传统IO是基于字节流和字符流进行操作（基于流），而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作
四种主要的IO模型？
- 同步阻塞IO（Blocking IO）
- 同步非阻塞IO（Non-blocking IO）
- IO多路复用（IO Multiplexing）
- 异步IO（Asynchronous IO）
IO如何操作？
I/O操作可以分为3类：同步阻塞（即早期的BIO操作）、同步非阻塞（NIO）、异步非阻塞（AIO）。
1、NIO采用的是一种多路复用的机制，利用单线程轮询事件，高效定位就绪的Channel来决定做什么，只是Select阶段是阻塞式的，能有效避免大量连接数时，频繁线程的切换带来的性能或各种问题。
2、BIO在此种方式下，用户进程在发起一个I/O操作后，必须等待I/O操作的完成，只有当真正完成了I/O操作以后，用户进程才能运行。JAVA传统的I/O模式属于此种方式。
3、AIO此种方式下是指用户进程发起一个I/O操作以后，不等待内核I/O操作的完成，内核完成I/O操作以后会通知用户进程，JDK1.7中，这部分内容被称作NIO.2Linux上AIO不够成熟
java IO读写的底层流程？
用户程序进行IO的读写，基本上会用到系统调用read&write，read把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区，write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区，它们不等价于数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。
堵塞IO有什么弊端？
现阻塞I/O存在一些缺点。根据阻塞I/O通信模型，我总结了它的两点缺点：
1、当客户端多时，会创建大量的处理线程。且每个线程都要占用栈空间和一些CPU时间
2、阻塞可能带来频繁的上下文切换，且大部分上下文切换可能是无意义的。
在这种情况下非阻塞式I/O就有了它的应用前景。
NIO中三个重要角色？
NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector（选择器）。传统IO是基于字节流和字符流进行操作（基于流），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。
Buffer
Buffer（缓冲区）是一个用于存储特定基本类型数据的容器。除了boolean外，其余每种基本类型都有一个对应的buffer类。Buffer类的子类有ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer 。
Channel
Channel（通道）表示到实体，如硬件设备、文件、网络套接字或可以执行一个或多个不同 I/O 操作（如读取或写入）的程序组件的开放的连接。Channel接口的常用实现类有FileChannel（对应文件IO）、DatagramChannel（对应UDP）、SocketChannel和ServerSocketChannel（对应TCP的客户端和服务器端）。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一个等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。
Selector
Selector（选择器）用于监听多个通道的事件（比如：连接打开，数据到达）。因此，单个的线程可以监听多个数据通道。即用选择器，借助单一线程，就可对数量庞大的活动I/O通道实施监控和维护。
如图所示！
多路复用IO工作大致工作原理？
1、 由一个专门的线程来处理所有的 IO 事件，并负责分发。
2、 事件驱动机制：事件到的时候触发，而不是同步的去监视事件。
3、 线程通讯：线程之间通过 wait,notify 等方式通讯。保证每次上下文切换都是有意义的。减少无谓的线程切换。
NIO服务器端如何实现非阻塞？
服务器上所有Channel需要向Selector注册，而Selector则负责监视这些Socket的IO状态(观察者)，当其中任意一个或者多个Channel具有可用的IO操作时，该Selector的select()方法将会返回大于0的整数，该整数值就表示该Selector上有多少个Channel具有可用的IO操作，并提供了selectedKeys（）方法来返回这些Channel对应的SelectionKey集合(一个SelectionKey对应一个就绪的通道)。正是通过Selector，使得服务器端只需要不断地调用Selector实例的select()方法即可知道当前所有Channel是否有需要处理的IO操作。注：java NIO就是多路复用IO，jdk7之后底层是epoll模型。
目前的常用的IO复用模型有三种：select，poll，epoll。
(1)select==>时间复杂度O(n)
它仅仅知道了，有I/O事件发生了，却并不知道是哪那几个流（可能有一个，多个，甚至全部），我们只能无差别轮询所有流，找出能读出数据，或者写入数据的流，对他们进行操作。所以select具有O(n)的无差别轮询复杂度，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长。
(2)poll==>时间复杂度O(n)
poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态， 但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的.
(3)epoll==>时间复杂度O(1)
epoll可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动（每个事件关联上fd）的，此时我们对这些流的操作都是有意义的。（复杂度降低到了O(1)）
select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。
epoll跟select都能提供多路I/O复用的解决方案。在现在的Linux内核里有都能够支持，其中epoll是Linux所特有，而select则应该是POSIX所规定，一般操作系统均有实现
select的优点是？
select有最大并发数限制，epoll比select优点很多，不过select的优点是
在并发数低 socket都较活跃时 可能出现select优于epoll的情况，良好的兼容性，epoll 只能用在linux下
select随意
用netty时发现是linux就可以很开心的用EpollGroup了，
netty会通过不同的操作系统选择nio的模型
NioEventLoop底层会根据系统选择select或者epoll。如果是windows系统，则底层使用WindowsSelectorProvider（select）实现多路复用；如果是linux，则使用epoll
流行基于Java NIO通信框架
Mina、Netty、Grizzly等
它们的出身
Mina 开发方Apache；
Netty 开发方Jboss；
Grizzly 开发方Sun
Netty应用比较广泛，原因Netty提供了相对十分简单易用的API，非常适合网络编程。Netty市场占有率比较高，成熟、稳定、综合性能高、社区活跃。
Mina将内核和一些特性的联系过于紧密，使得用户在不需要这些特性的时候无法脱离，相比下性能会有所下降，Netty解决了这个设计问题，Mina对UDP进行了高级层次的抽象，而要Netty做到这一点比较困难
Netty比Mina使用起来更简单，它们的架构差别不大
Mina和Netty这两个NIO框架的创作者是同一个人Trustin Lee（韩国人） 。Netty从某种程度上讲是Mina的延伸和扩展，解决了一些Mina上的设计缺陷，也优化了一下Mina上面的设计理念。
Netty的epoll 空轮询问题？
selector在没有结果的情况下，依然被唤醒，
导致一直空轮询，cpu100%
netty 解决：
先定义当前时间currentTimeNanos。
接着计算出一个执行最少需要的时间timeoutMillis。
每次对selectCnt做++操作。
进行判断，如果到达执行到最少时间，则seletCnt重置为1。
一旦到达SELECTOR_AUTO_REBUILD_THRESHOLD这个阀值，就需要重建selector来解决这个问题。
这个阀值默认是512。
猜猜Netty 为什么没用AIO？
官方原文????
Not faster than NIO (epoll) on unix systems (which is true)
There is no daragram suppport
Unnecessary threading model (too much abstraction without usage)
1、Netty不看重Windows上的使用，在Linux系统上，AIO的底层实现仍使用EPOLL，没有很好实现AIO，因此在性能上没有明显的优势，而且被JDK封装了一层不容易深度优化
2、Netty整体架构是reactor模型, 而AIO是proactor模型, 混合在一起会非常混乱,把AIO也改造成reactor模型看起来是把epoll绕个弯又绕回来
3、AIO还有个缺点是接收数据需要预先分配缓存, 而不是NIO那种需要接收时才需要分配缓存, 所以对连接数量非常大但流量小的情况, 内存浪费很多
4、Linux上AIO不够成熟，处理回调结果速度跟不到处理需求，比如外卖员太少，顾客太多，供不应求，造成处理速度有瓶颈（待验证）
5、netty官方说liunx上NIO比AIO快
NIO和AIO
NIO：会等数据准备好后，再交由应用进行处理，数据的读取/写入过程依然在应用线程中完成，只是将等待的时间剥离到单独的线程中去，节省了数据准备时间，因为多路复用机制，Selector会得到复用，对于那些读写过程时间长的，NIO就不太适合。
AIO：读完（内核内存拷贝到用户内存）了系统再通知应用，使用回调函数，进行业务处理，AIO能够胜任那些重量级，读写过程长的任务。
也就是说：AIO是发出IO请求后，由操作系统自己去获取IO权限并进行IO操作；NIO则是发出IO请求后，由线程不断尝试获取IO权限，获取到后通知应用程序自己进行IO操作。NIO是同步非堵塞，AIO是异步非堵塞
释放
jvm还有一个堆外内存，也就是直接内存，这个是专门为了io和nio设计的，Java底层使用c语言的API调用操作系统与io进行交互，这个堆外内存不受GC控制，所以每用一次都要释放，举个例子，如Java内存中有一个字节数组，我们调用流将它写入磁盘文件，那jvm需要先将其copy到堆外内存，然后调用c语言的API将其写入磁盘。