Netty學習（2）：IO模型之NIO初探
NIO 概述
前面說到 BIO 有著建立執行緒多，阻塞 CPU 等問題，因此為解決 BIO 的問題，NIO 作為同步非阻塞 IO模型，隨 JDK1.4 而出生了。
在前面我們反覆說過4個概念：同步、非同步、阻塞、非阻塞。因此，我們就首先用最簡單的語言說一下他們的區別，這裡，我們心裡暫時有個概念即可，在後面的學習過程中，還會對其進行深入的探討學習。
概念對比
首先，我們先要確立一個概念，就是一個IO操作其實是分為兩步的，
- 發起IO請求，即準備資料和區域；
- 實際的IO操作。
而區分一個 IO模型是同步還是非同步，就取決於在進行第2個步驟時，即實際進行讀寫過程中，其是否會阻塞執行緒，如果會阻塞，那麼就是同步的，如果不會（這裡就需要作業系統核心來進行操作了），而是完成後，再通知操作執行緒，那麼其就是非同步的（AIO 就是 OS 來完成檔案讀寫操作，在完成後通過訊息機制來通過執行緒讀寫完畢）。
緊接著，區分一個模型是阻塞還是非阻塞，而是看其在資料沒有準備完畢時，即連線建立後，但還沒有資料過來，請求是需要卡在這等待，還是可以去幹其他的事。
作為上文所述的 BIO 來說，首先因為資料是否讀寫完成，需要其一直在迴圈裡判斷，因此其是同步的，並且如果沒有資料的話，其會一直卡在 read 操作上，不能繼續往下執行，因此 BIO 是一種同步阻塞模型。
而 NIO 的資料讀寫完成與否，也需要自己來判斷，因此也是同步的，但其只有當發生真正讀寫時，才會進行操作，如果沒有準備完畢的話，則可以去做其他的事，因此 NIO 是一個同步非阻塞 IO模型。
總結一下，我們看一個模型是同步還是非同步，其實看的是資料準備完畢後的訊息通知機制；看是阻塞還是非阻塞的，則是看執行緒在請求後的執行緒狀態。
下面就讓我們來看一下 NIO 的基本概念。
NIO基本介紹
- 從 JDK1.4 後，官方引入的 IO 新特性，稱為 NIO，是一個同步非阻塞模型；
- 相關類在
java.nio包下，有 3大核心元件，Channel，Buffer，Selector； - NIO 是面向快取區程式設計的，或者說可以是面向塊的，而不是面向位元組，因此極大提高了程式設計的靈活性；
- NIO 因為其核心元件和麵向快取區程式設計的特性，因此 資料總是從 Channel 讀取到 Buffer 中，或者從Buffer 讀取到 Channel 中，而 Selector 的作用就是監聽多個 Channel，當 Channel 中有請求需要處理，就進行處理；
- 。。。。。（官網或者搜一下，有很多，在這裡就不多贅述了）
元件介紹
Buffer
快取區本質是一個可以讀寫程式的記憶體塊，我們可以將其簡單理解為一個容器。在其內部還提供了一些方法，方便程式設計人員對其進行操作。
其所有可用子類如 ByteBuffer 等繼承的父類為 Buffer，其有一些公有屬性需要牢記。
| 屬性 | 說明 |
|---|---|
| mark | 標記位，在呼叫 mark() 方法後，可以將當前 position 設為標記，後續在呼叫 reset() 方法時，就可以將 position 重置回該位置，如果不設定，則為負數，那麼在呼叫 reset 時，會報錯。（一般不需要設定） |
| position | 快取區內將要被寫或讀的節點下標，該值不能為負數，且永遠小於等於 limit |
| limit | 快取區內第一個不能寫或讀的節點下標，該值不能為負數，且永遠小於等於 capacity |
| capacity | 快取區被建立時指定的大小，該值不能為負數，且無法更改 |
mark <= position <= limit <= capacity
Buffer 程式碼演示
IntBuffer intBuffer = IntBuffer.allocate(5);
for (int i = 1; i <= intBuffer.capacity(); i++) {
intBuffer.put(i);
}
// 翻轉，讀寫切換
intBuffer.flip();
while (intBuffer.hasRemaining()) {
System.out.println(intBuffer.get());
}
intBuffer.position(0);
for (int i = 1; i <= intBuffer.capacity(); i++) {
intBuffer.put(i * i);
}
intBuffer.flip();
while (intBuffer.hasRemaining()) {
System.out.println(intBuffer.get());
}
}從上述程式碼中，可以看到 快取區是一個可讀可寫的區域，且像陣列容器一樣可以在裡面通過下標的方式進行移動，從而修改指定地方內容。
Channel
Channel 是流中的一個元件，在使用過程中，通過流來生成。
Channel 是 NIO 中的一個介面，其實現類中，我們使用的比較多的有FileChannel,ServerSocketChannel,SocketChannel，DatagramChannel，其中 FileChannel 用於檔案的讀寫，ServerSocketChannel 和 SocketChannel 用於TCP資料讀寫，DatagramChannel 用於 UDP 資料讀寫。
這裡只描述一些 Channel 的一些簡單概念，在後續文章：《檔案操作》中，再用程式碼詳細展示 Channel 的作用。
Selector
selector 解決的是 BIO 的執行緒阻塞和一個請求就需要建立一個執行緒的問題。selector 可以監控多個 Channel，如果對應的 Channel 有 Event 發生，就可以獲取對應 Event，然後根據獲取 Event 的不同去進行不同的處理邏輯，這樣就不必每個請求都建立執行緒，並且只有當真正有讀寫事件發生時，才會進行操作。
也是隻描述 Selector 的一些簡單概念，在後續文章：《網路程式設計》中，再用程式碼詳細展示 Selector 的作用。
總結
在本文中，我們初步介紹了 NIO 的概念，以及其的 3個核心元件：Buffer，Channel 和 Selector。
在後續的文章中，我們將對其分別進行介紹，通過 NIO 來逐步引入 Netty 的實現。
本文中程式碼已上傳到 GitHub 上，地址為 https://github.com/wb1069003157/nettyPre-research ，歡迎大家來討論，探討。
文章在公眾號「iceWang」第一手更新，有興趣的朋友可以關注公眾號，第一時間看到筆者分享的各項知識點，謝謝！筆芯！