NIO：异步非阻塞I/O，AIO，BIO

Posted 2021-01-09 leo_wl

Neety的基础使用及说明

https://www.cnblogs.com/rrong/p/9712847.html

BIO(缺乏弹性伸缩能力，并发量小，容易出现内存溢出，出现宕机 每一个客户端对应一个线程

伪异步IO：创建线程池，由线程池里边的线程负责连接处理，M个个请求进来时，会在线程池创建N个线程。容易出现线程池阻塞。由一个线程池来处理客户端的请求。

NIO：异步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，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请求时才启动一个线程进行处理。
对于NIO，有两点需要强调的：
（1）关于概念有两种理解，New I/O（相对于之前的I/O库是新增的）和Non-block I/O（非阻塞的）。由于NIO的目标就是让java支持非阻塞I/O，所有更多人喜欢用Non-block I/O。
（2）很多人喜欢将NIO称为异步非阻塞I/O，但是，如果按照严格的NUIX网络编程模型和JDK的实现进行区分，实际上它只是非阻塞I/O，不能称之为异步非阻塞I/O。但由于NIO库支持非阻塞读和写，相对于之前的同步阻塞读和写，它是异步的，因此很多人习惯称NIO为异步非阻塞I/O。

AIO： JDK1.7升级了NIO库，升级后的NIO库被称为NIO2.0，正式引入了异步通道的概念。NIO2.0的异步套接字通道是真正的异步非阻塞I/O，此即AIO。其服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。
BIO(一请求以应答模型): 一个独立的acceptor监听客户端的连接，监听到客户端的请求连接之后，为每个客户端创建一个新的线程，进行链路处理。处理完之后，通过输出流返回给应答客户端，此时线程销毁。
以上解释也可参考博文https://blog.csdn.net/u012285489/article/details/44646813

Netty服务器的原理：

图中每次请求的读取是通过UpStream来实现，然后激活我们的服务逻辑如EchoServerHandler，而服务器向外写数据，也就是响应是通过DownStream实现的。每个通道Channel包含一对UpStream和DownStream，以及我们的handlers（EchoServerHandler），如下图，这些都是通过channel pipeline封装起来的，数据流在管道里流动，每个Socket对应一个ChannelPipeline。
channel pipeline是关键：
为每个Channel 保留 ChannelHandlers ，如EchoServerHandler
所有的事件都要通过它
一个Channel对应一个 ChannelPipeline
包含协议编码解码 安全验证SSL/TLS和应用逻辑

非阻塞的IO通信框架
Netty概述：
1、netty是基于Java NIO的网络应用框架，client-server框架
2、Netty是一个高性能、异步事件驱动的NIO框架，它提供了对TCP、UDP和文件传输的支持，
作为一个异步NIO框架，Netty的所有IO操作都是异步非阻塞的，
通过Future-Listener机制，用户可以方便的主动获取或者通过通知机制获得IO操作结果。
3、作为当前最流行的NIO框架，Netty在互联网领域、大数据分布式计算领域、游戏行业、通信行业等获得了广泛的应用，

Netty的使用：
1.创建一个服务器端(ServerBootstrap)
1.需要创建两个对象， new NioEventLoopGroup();
2.然后创建一个服务器端的对象new ServerBootstrap();
3.使用服务器对象调用group方法将第一步创建的两个对象传入到服务器对象中。
4.然后再调用channel方法传入NioserverSocketChannel.class
5.在接着调用childHandler方法，传入继承了ChannelInitializer的类。注：此类用于对刚刚接收的channel进行初始化。(可进行设置接收传输数据的编码和解码与添加自定义处理逻辑的类，需要继承SimpleChannelInboundHandler。然后重写该类的方法进行自己逻辑部分的处理)
6.在实现了ChannelInitializer类中实现 了initChaannel方法，然后需要获取ChannelPipeline这个类来进行设置，获取方法是：通过该实现方法的参数.pipeline方法来得到。从而可以进行设置接收到channel进行编码解码的设置与添加自己逻辑部分的类。
7.添加自己的逻辑部分的类或代码了。使用上步得到的CHannelPipeline来调用addLast方法添加。设置编码和解码也一样。，附图：

   8.开始编写继承了SimpleChannelInboundHandler类的类，然后重写该类的一些方法来完成自己的逻辑代码。
        channelActive():建立连接的时候触发
        channelRead0():收到客户端发来的消息的时候触发
        .....
   9.绑定端口开始接收进来的连接，使用服务器端对象调用bind方法绑定端口号然后调用sync方法来进行监听并接受连接
        10.关闭服务器使用 future.channel().closeFuture().sync();来关闭服务器

并关闭第一步所创建的两个NioEventLoopGroup。调用shutdownGracefully方法
注：上述为创建了一个服务器端步骤
如果在继承了SimpleChannelInboundHandler类的上边添加@Sharable注解
第五步必须为调用childHandler，否则报错childHandler not set
注解解释：
@Sharable // 表示它可以被添加到多个ChannelPipeline中。

2.创建一个客户端(Bootstrap)
        1.创建一个NioEventLoopGroup对象，用来传入下班创建的Bootstrap客户端对象。
        2.创建Bootstrap客户端对象
        3.使用创建的客户端对象调用group对象窜入创建 NioEventLoopGroup对象。然后下边和创建服务器端对象的步骤一样到第9步。注：这里跟服务器端第五步稍微有点区别，客户端调用的是handler方法，而服务器端调用的是childHandler方法
        4.开始连接服务器，使用创建的客户端对象调用connect对象将所需要连接的服务器ip及端口号。然后再调用sync方法进行与服务器的连接。
        5.向服务器端发送数据，需要创建一个Channel对象，使用第四步创建的对象嗲用channel方法得到一个Channel对象。然后使用该对象调用writeAndFlush方法来像服务器端发送数据。
        6.关闭当前与服务器连接的话将第一步创建的NioEventLoopGroup对象关闭即可，调用shutdownGracefully方法。

注：可参考博文：https://blog.csdn.net/javadhh/article/details/66477423
　　以上为本人自己理解。如有不对，还请指出！