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　　Java NIO 核心组件学习笔记

　　背景知识

　　同步、异步、阻塞、非阻塞

　　首先，这几个概念非常容易搞混淆，但NIO中又有涉及，所以总结一下[1]。

　　同步：API调用返回时调用者就知道操作的结果如何了(实际读取/写入了多少字节)。

　　异步：相对于同步，API调用返回时调用者不知道操作的结果，后面才会回调通知结果。

　　阻塞：当无数据可读，或者不能写入所有数据时，挂起当前线程等待。

　　非阻塞：读取时，可以读多少数据就读多少然后返回，写入时，可以写入多少数据就写入多少然后返回。

　　对于I/O操作，根据Oracle官网的文档，同步异步的划分标准是“调用者是否需要等待I/O操作完成”，这个“等待I/O操作完成”的意思不是指一定要读取到数据或者说写入所有数据，而是指真正进行I/O操作时，比如数据在TCP/IP协议栈缓冲区和JVM缓冲区之间传输的这段时间，调用者是否要等待。

　　所以，我们常用的 read() 和 write() 方法都是同步I/O，同步I/O又分为阻塞和非阻塞两种模式，如果是非阻塞模式，检测到无数据可读时，直接就返回了，并没有真正执行I/O操作。

　　总结就是，Java中实际上只有 同步阻塞I/O、同步非阻塞I/O 与 异步I/O 三种机制，我们下文所说的是前两种，JDK 1.7才开始引入异步 I/O，那称之为NIO.2。

　　传统IO

　　我们知道，一个新技术的出现总是伴随着改进和提升，Java NIO的出现亦如此。

　　传统 I/O 是阻塞式I/O，主要问题是系统资源的浪费。比如我们为了读取一个TCP连接的数据，调用 InputStream 的 read() 方法，这会使当前线程被挂起，直到有数据到达才被唤醒，那该线程在数据到达这段时间内，占用着内存资源(存储线程栈)却无所作为，也就是俗话说的占着茅坑不拉屎，为了读取其他连接的数据，我们不得不启动另外的线程。在并发连接数量不多的时候，这可能没什么问题，然而当连接数量达到一定规模，内存资源会被大量线程消耗殆尽。另一方面，线程切换需要更改处理器的状态，比如程序计数器、寄存器的值，因此非常频繁的在大量线程之间切换，同样是一种资源浪费。

　　随着技术的发展，现代操作系统提供了新的I/O机制，可以避免这种资源浪费。基于此，诞生了Java NIO，NIO的代表性特征就是非阻塞I/O。紧接着我们发现，简单的使用非阻塞I/O并不能解决问题，因为在非阻塞模式下，read()方法在没有读取到数据时就会立即返回，不知道数据何时到达的我们，只能不停的调用read()方法进行重试，这显然太浪费CPU资源了，从下文可以知道，Selector组件正是为解决此问题而生。

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