仰望星空的同時，也要學會腳踩泥坑
阿新 • • 發佈：2018-12-16
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什麼是NIO？
- NIO全稱Nonblocking IO 也曾為 new IO(NIO)，即同步非阻塞式IO。
- 基於事件驅動思想，採用Reactor模式，實現多路IO複用。
- 在Socket主要的讀、寫、註冊和接收函式，在等待就緒階段都是非阻塞式的，真正的IO操作是同步阻塞的。
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NIO和標準IO的區別
- 標準IO，基於字元流(byte)和位元組流(char)。
- NIO，基於通道(channel)和緩衝(buffer)。即，陣列總是從通道讀取到緩衝區，或者從緩衝區寫入到通道。 關鍵點：讀寫操作物件，都是通道，即面向通道程式設計。
- 其一，標準IO是面向流的，而NIO是面向緩衝區的。其二，標準IO流是阻塞的，NIO是非阻塞的。其三，NIO有選擇器(Selectors)，而標準IO沒有。
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NIO特性：channels，buffers，selectors
- 通道(channels)，在NIO中通道和流的概念很相似，但和流有幾點區別
- 通道可讀可寫，流一般是單向的，即只能讀或只能寫。
- 通道可以非同步讀寫。
- 通道總是基於緩衝區Buffers來讀寫
- 緩衝區(Buffers)，NIO利用緩衝區和通道互動。
- Buffers本質是一塊記憶體區，可以用來寫入資料，並在稍後讀取出來。該記憶體區被NIO Buffer包裹起來，對外提供一些了讀寫操作介面。
- 緩衝區基本屬性：capatity，position，limit
- 容量(capatity)：表示buffer最大資料量，緩衝區不能為負，並且建立後不能修改。
- **位置(**position)：下一個要讀取或寫入資料的索引，緩衝區position不能為負，並且不能大於limit。
- 限制(limit)：第一個不應該讀取或寫入資料的索引，即位於limit後的資料不可讀寫。緩衝區的limit不能為負，且不能大於capatity。
- 選擇器(selectors)：選擇器，也成為多路複用器。
- Selectors是NIO核心元件之一，用於檢查一個或多個通道的狀態是否可用，即是否可讀可寫。基於此，可以實現單執行緒管理多個通道，也就是可以管理多個網路連線。
- 同一個channel的selector不能被併發呼叫，因此如果有多個IO執行緒，必須保證一個Socket只屬於一個IOThread，而一個IOTread可以管理多個Socket。
- 一個執行緒可以使用多個通道(channel)，因此會造成每個通道傳輸效率降低。
- 通道(channels)，在NIO中通道和流的概念很相似，但和流有幾點區別
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結合事件驅動模型理解NIO非阻塞式特性
- 在瞭解NIO為什麼不用開多執行緒，就能提高CPU利用之前，先看BIO模型。開多執行緒的解決BIO利用CPU率較低的原因有一下幾點原因：
- 其一，沒有辦法知道到底什麼時候可以讀寫，所以就只能一直等待。即在Api上的體現。socket.read()和socket.write()沒有返回值，無法進行有效的中斷，所以並不知道什麼時候可讀寫。
- 其二，就其原因在進行IO操作的時候，無法通過事件預知什麼時候可以進行讀寫操作，所以在BIO中只能通過多執行緒，提高CPU利用率。
- NIO的讀寫函式，可以立刻返回，這就給不開執行緒利用CPU提供最好機會。
- 如果一個連線不可用(讀寫)，那麼NIO的讀寫函式會返回0，表示連線不可讀寫。這時候，我們可以將該返回值記錄在Selectors(選擇器)上的註冊標記位，然後切換到其他就緒的通道(Channel)上。
- NIO主要幾個事件：讀就緒，寫就緒，有新連線到來。
- 在瞭解NIO為什麼不用開多執行緒，就能提高CPU利用之前，先看BIO模型。開多執行緒的解決BIO利用CPU率較低的原因有一下幾點原因：
