Netty学习系列（一）初步了解NIO和BIO及两者的区别，同步异步

Netty 及其应用场景

Netty 是由 JBOSS 提供的一个 Java 开源框架，现为 Github上的独立项目。
Netty 是一个异步的、基于事件驱动的网络应用框架，用以快速开发高性能、高可靠性的网络 IO 程序。

应用场景

Netty主要针对在TCP协议下，面向Clients端的高并发应用，或者Peer-to-Peer场景下的大量数据持续传输的应用。
Netty本质是一个NIO框架，适用于服务器通讯相关的多种应用场景
要透彻理解Netty ，需要先学习 NIO ，这样我们才能阅读 Netty 的源码。
体系结构：
Netty学习系列（一）初步了解NIO和BIO及两者的区别，同步异步
一般Netty主要应用于远程服务调用，分布式，高性能的操作环境中
互联网行业：
在分布式系统中，各个节点之间需要远程服务调用，高性能的 RPC 框架必不可少，Netty 作为异步高性能的通信框架，往往作为基础通信组件被这些 RPC 框架使用。
游戏行业：
提供了 TCP/UDP 和 HTTP 协议栈，方便定制和开发私有协议栈，账号登录服务器。
地图服务器之间可以方便的通过 Netty 进行高性能的通信。
大数据行业：
经典的 Hadoop 的高性能通信和序列化组件 Avro（实现数据文件共享）的 RPC 框架，默认采用 Netty 进行跨界点通信。
Avro它的 Netty Service 基于 Netty 框架二次封装实现。

阻塞与非阻塞

阻塞与非阻塞是描述进程在访问某个资源时，数据是否准备就绪的的一种处理方式。当数据没有准备就绪时：

阻塞：线程持续等待资源中数据准备完成，直到返回响应结果。
非阻塞：线程直接返回结果，不会持续等待资源准备数据结束后才响应结果。

同步与异步

同步与异步是指访问数据的机制，同步一般指主动请求并等待IO操作完成的方式。
异步则指主动请求数据后便可以继续处理其它任务，随后等待IO操作完毕的通知。

老王烧开水：

普通水壶煮水，站在旁边，主动的看水开了没有？同步的阻塞
普通水壶煮水，去干点别的事，每过一段时间去看看水开了没有，水没开就走人。同步非阻塞
响水壶煮水，站在旁边，不会每过一段时间主动看水开了没有。如果水开了，水壶自动通知他。异步阻塞
响水壶煮水，去干点别的事，如果水开了，水壶自动通知他。异步非阻塞

/IO模式

I/O 模型简单的理解：就是用什么样的通道进行数据的发送和接收，很大程度上决定了程序通信的性能
Java共支持3种网络编程模型/IO模式：BIO、NIO、AIO

Java BIO ：同步并阻塞(传统阻塞型)，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销【简单示意图】
Java NIO ：同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接)，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求就进行处理
Java AIO(NIO.2) ：异步非阻塞，AIO 引入异步通道的概念，采用了 Proactor 模式，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用

BIO、NIO、AIO适用场景分析

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序简单易理解。
NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等。编程比较复杂，JDK1.4开始支持。
AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。

BIO(blocking I/O)

BIO(blocking I/O) 基本介绍： BIO就是传统的io模型，同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过线程池机制改善(主要是指实现多个客户连接服务器)。

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，程序简单易理解。

java BIO工作机制
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telnet连接服务器之后可通过send想服务器发送数据：

BIO通信存在的问题：
每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据 Read，业务处理，数据 Write 。
当并发数较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大。
连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在 Read 操作上，造成线程资源浪费。

Java NIO

Java NIO 全称 java non-blocking IO，是指 JDK 提供的新 API。从 JDK1.4 开始，Java 提供了一系列改进的输入/输出的新特性，被统称为 NIO(即 New IO)，是同步非阻塞的。

NIO 有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector(选择器) 。
NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下，并且对原 java.io 包中的很多类进行改写。
NIO是 面向缓冲区 ，或者面向块编程的。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动，这就增加了处理过程中的灵活性，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络
Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。
通俗理解：NIO是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有10000个请求过来,根据实际情况，可以分配50或者100个线程来处理。不像之前的阻塞IO那样，非得分配10000个。
HTTP2.0使用了多路复用的技术，做到同一个连接并发处理多个请求，而且并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级。

NIO和BIO区别

NIO和传统BIO之间第一个最大的区别是，BIO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。BIO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据，需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
BIO的 各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。
BIO是基于字节流和字符流进行操作。
NIO的 是非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。线程通常将非阻塞BIO的空闲时间用于在其它通道上执行BIO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。
NIO基于Channel和Buffer进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区读取到通道中，selector用于监听多个通道的各种事件（比如：连接请求，数据到达等），所以只使用单个线程就可以监听多个客户端通道。更为高效。
Netty学习系列（一）初步了解NIO和BIO及两者的区别，同步异步
传统io面向流，单向

nio双向，通道仅仅用于连接，数据的存储运输-缓冲区，面向缓冲区数据传输