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前言
高併發量引起的問題
一個使用傳統阻塞I/O的系統,如果還是使用傳統的一個請求對應一個線程這種模式,一旦有高併發的大量請求,就會有如下問題：
1、線程不夠用, 就算使用了線程池複用線程也無濟於事;
2、阻塞I/O模式下,會有大量的線程被阻塞,一直在等待數據,這個時候的線程被掛起,只能乾等,CPU利用率很低,換句話說,系統的吞吐量差;
3、如果網絡I/O堵塞或者有網絡抖動或者網絡故障等,線程的阻塞時間可能很長。整個系統也變的不可靠;
什麼是NIO
java.nio全稱java non-blocking IO（實際上是 new io），是指JDK 1.4 及以上版本里提供的新api（New IO） ，爲所有的原始類型（boolean類型除外）提供緩存支持的數據容器，使用它可以提供非阻塞式的高伸縮性網絡。
HTTP2.0使用了多路複用的技術，做到同一個連接併發處理多個請求，而且併發請求的數量比HTTP1.1大了好幾個數量級。
IO和NIO的區別
原有的 IO 是面向流的、阻塞的，NIO 則是面向塊的、非阻塞的。
怎麼理解IO是面向流的、阻塞的
java1.4以前的io模型，一連接對一個線程。
原始的IO是面向流的，不存在緩存的概念。Java IO面向流意味着每次從流中讀一個或多個字節，直至讀取所有字節，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前後移動流中的數據。如果需要前後移動從流中讀取的數據，需要先將它緩存到一個緩衝區
Java IO的各種流是阻塞的，這意味着當一個線程調用read或 write方法時，該線程被阻塞，直到有一些數據被讀取，或數據完全寫入，該線程在此期間不能再幹任何事情了。
阻塞I/O模型
怎麼理解NIO是面向塊的、非阻塞的
NIO是面向緩衝區的。數據讀取到一個它稍後處理的緩衝區，需要時可在緩衝區中前後移動，這就增加了處理過程中的靈活性。
Java NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發送請求讀取數據，但是它僅能得到目前可用的數據，如果目前沒有數據可用時，就什麼都不會獲取，而不是保持線程阻塞，所以直至數據變的可以讀取之前，該線程可以繼續做其他的事情。 非阻塞寫也是如此，一個線程請求寫入一些數據到某通道，但不需要等待它完全寫入，這個線程同時可以去做別的事情。
通俗理解：NIO是可以做到用一個線程來處理多個操作的。假設有10000個請求過來,根據實際情況，可以分配50或者100個線程來處理。不像之前的阻塞IO那樣，非得分配10000個。
NIO的核心實現
在標準IO API中，你可以操作字節流和字符流，但在新IO中，你可以操作通道和緩衝，數據總是從通道被讀取到緩衝中或者從緩衝寫入到通道中。
NIO核心API Channel, Buffer, Selector
通道Channel
NIO的通道類似於流，但有些區別如下：
1. 通道可以同時進行讀寫，而流只能讀或者只能寫
2. 通道可以實現異步讀寫數據
3. 通道可以從緩衝讀數據，也可以寫數據到緩衝:
可以從通道讀取數據到緩衝區，也可以把緩衝區的數據寫到通道中
緩存Buffer
緩衝區本質上是一個可以寫入數據的內存塊，然後可以再次讀取，該對象提供了一組方法，可以更輕鬆地使用內存塊，使用緩衝區讀取和寫入數據通常遵循以下四個步驟：
1. 寫數據到緩衝區；
2. 調用buffer.flip()方法；
3. 從緩衝區中讀取數據；
4. 調用buffer.clear()或buffer.compat()方法；
當向buffer寫入數據時，buffer會記錄下寫了多少數據，一旦要讀取數據，需要通過flip()方法將Buffer從寫模式切換到讀模式，在讀模式下可以讀取之前寫入到buffer的所有數據，一旦讀完了所有的數據，就需要清空緩衝區，讓它可以再次被寫入。
Buffer在與Channel交互時，需要一些標誌:
buffer的大小/容量 - Capacity
作爲一個內存塊，Buffer有一個固定的大小值，用參數capacity表示。
當前讀/寫的位置 - Position
當寫數據到緩衝時，position表示當前待寫入的位置，position最大可爲capacity – 1；當從緩衝讀取數據時，position表示從當前位置讀取。
信息末尾的位置 - limit
在寫模式下，緩衝區的limit表示你最多能往Buffer裏寫多少數據； 寫模式下，limit等於Buffer的capacity，意味着你還能從緩衝區獲取多少數據。
下圖展示了buffer中三個關鍵屬性capacity，position以及limit在讀寫模式中的說明：
buffer中三個關鍵屬性capacity，position以及limit在讀寫模式中的說明
緩衝區常用的操作
向緩衝區寫數據：
1. 從Channel寫到Buffer；
2. 通過Buffer的put方法寫到Buffer中；
從緩衝區讀取數據：
1. 從Buffer中讀取數據到Channel；
2. 通過Buffer的get方法從Buffer中讀取數據；
flip方法：
將Buffer從寫模式切換到讀模式，將position值重置爲0，limit的值設置爲之前position的值；
clear方法 vs compact方法：
clear方法清空緩衝區；compact方法只會清空已讀取的數據，而還未讀取的數據繼續保存在Buffer中；
Selector
一個組件，可以檢測多個NIO channel，看看讀或者寫事件是否就緒。
多個Channel以事件的方式可以註冊到同一個Selector，從而達到用一個線程處理多個請求成爲可能。
一個thread對應多個channel,一個channel處理一個請求。
當你調用Selector的select()或者 selectNow() 方法它只會返回有數據讀取的SelectableChannel的實例.
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