1、阻塞與非阻塞
阻塞與非阻塞是描述進程在訪問某個資源時，數(shù)據(jù)是否準備就緒的的一種處理方式。當(dāng)數(shù)據(jù)沒有準備就緒時：
- 阻塞：線程持續(xù)等待資源中數(shù)據(jù)準備完成，直到返回響應(yīng)結(jié)果。
- 非阻塞：線程直接返回結(jié)果，不會持續(xù)等待資源準備數(shù)據(jù)結(jié)束后才響應(yīng)結(jié)果。
2、同步與異步
- 同步與異步是指訪問數(shù)據(jù)的機制，同步一般指主動請求并等待IO操作完成的方式。
- 異步則指主動請求數(shù)據(jù)后便可以繼續(xù)處理其它任務(wù)，隨后等待IO操作完畢的通知。
老王燒開水：
1、普通水壺煮水，站在旁邊，主動的看水開了沒有？同步的阻塞
2、普通水壺煮水，去干點別的事，每過一段時間去看看水開了沒有，水沒開就走人。 同步非阻塞
3、響水壺煮水，站在旁邊，不會每過一段時間主動看水開了沒有。如果水開了，水壺自動通知他。 異步阻塞
4、響水壺煮水，去干點別的事，如果水開了，水壺自動通知他。異步非阻塞
基礎(chǔ)概念
1、傳統(tǒng)BIO模型
傳統(tǒng)BIO是一種同步的阻塞IO，IO在進行讀寫時，該線程將被阻塞，線程無法進行其它操作。
IO流在讀取時，會阻塞。直到發(fā)生以下情況：1、有數(shù)據(jù)可以讀取。2、數(shù)據(jù)讀取完成。3、發(fā)生異常
2、偽異步IO模型
以傳統(tǒng)BIO模型為基礎(chǔ)，通過線程池的方式維護所有的IO線程，實現(xiàn)相對高效的線程開銷及管理。
3、NIO模型
NIO（JDK1.4）模型是一種同步非阻塞IO，主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(緩沖區(qū)), Selector（多路復(fù)用器）。傳統(tǒng)IO基于字節(jié)流和字符流進行操作，而NIO基于Channel和Buffer(緩沖區(qū))進行操作，數(shù)據(jù)總是從通道讀取到緩沖區(qū)中，或者從緩沖區(qū)寫入到通道中。Selector(多路復(fù)用器)用于監(jiān)聽多個通道的事件（比如：連接打開，數(shù)據(jù)到達）。因此，單個線程可以監(jiān)聽多個數(shù)據(jù)通道。
NIO和傳統(tǒng)IO（一下簡稱IO）之間第一個最大的區(qū)別是，IO是面向流的，NIO是面向緩沖區(qū)的。 Java IO面向流意味著每次從流中讀一個或多個字節(jié)，直至讀取所有字節(jié)，它們沒有被緩存在任何地方。此外，它不能前后移動流中的數(shù)據(jù)。如果需要前后移動從流中讀取的數(shù)據(jù)，需要先將它緩存到一個緩沖區(qū)。NIO的緩沖導(dǎo)向方法略有不同。數(shù)據(jù)讀取到一個它稍后處理的緩沖區(qū)，需要時可在緩沖區(qū)中前后移動。這就增加了處理過程中的靈活性。但是，還需要檢查是否該緩沖區(qū)中包含所有您需要處理的數(shù)據(jù)。而且，需確保當(dāng)更多的數(shù)據(jù)讀入緩沖區(qū)時，不要覆蓋緩沖區(qū)里尚未處理的數(shù)據(jù)。
IO的各種流是阻塞的。這意味著，當(dāng)一個線程調(diào)用read() 或 write()時，該線程被阻塞，直到有一些數(shù)據(jù)被讀取，或數(shù)據(jù)完全寫入。該線程在此期間不能再干任何事情了。 NIO的非阻塞模式，使一個線程從某通道發(fā)送請求讀取數(shù)據(jù)，但是它僅能得到目前可用的數(shù)據(jù)，如果目前沒有數(shù)據(jù)可用時，就什么都不會獲取。而不是保持線程阻塞，所以直至數(shù)據(jù)變的可以讀取之前，該線程可以繼續(xù)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(shù)據(jù)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。 線程通常將非阻塞IO的空閑時間用于在其它通道上執(zhí)行IO操作，所以一個單獨的線程現(xiàn)在可以管理多個輸入和輸出通道（channel）。
NIO優(yōu)點：
- 通過Channel注冊到Selector上的狀態(tài)來實現(xiàn)一種客戶端與服務(wù)端的通信。
- Channel中數(shù)據(jù)的讀取是通過Buffer , 一種非阻塞的讀取方式。
- Selector 多路復(fù)用器 單線程模型， 線程的資源開銷相對比較小。
Channel(通道)
傳統(tǒng)IO操作對read()或write()方法的調(diào)用，可能會因為沒有數(shù)據(jù)可讀/可寫而阻塞，直到有數(shù)據(jù)響應(yīng)。也就是說讀寫數(shù)據(jù)的IO調(diào)用，可能會無限期的阻塞等待，效率依賴網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)乃俣?。最重要的是在調(diào)用一個方法前，無法知道是否會被阻塞。
NIO的Channel抽象了一個重要特征就是可以通過配置它的阻塞行為，來實現(xiàn)非阻塞式的通道。
Channel是一個雙向通道，與傳統(tǒng)IO操作只允許單向的讀寫不同的是，NIO的Channel允許在一個通道上進行讀和寫的操作。
FileChannel:文件
SocketChannel:
ServerSocketChannel:
DatagramChannel: UDP
Buffer(緩沖區(qū))
Bufer顧名思義，它是一個緩沖區(qū)，實際上是一個容器，一個連續(xù)數(shù)組。Channel提供從文件、網(wǎng)絡(luò)讀取數(shù)據(jù)的渠道，但是讀寫的數(shù)據(jù)都必須經(jīng)過Buffer。
Buffer緩沖區(qū)本質(zhì)上是一塊可以寫入數(shù)據(jù)，然后可以從中讀取數(shù)據(jù)的內(nèi)存。這塊內(nèi)存被包裝成NIO Buffer對象，并提供了一組方法，用來方便的訪問該模塊內(nèi)存。為了理解Buffer的工作原理，需要熟悉它的三個屬性：capacity、position和limit。
position和limit的含義取決于Buffer處在讀模式還是寫模式。不管Buffer處在什么模式，capacity的含義總是一樣的。見下圖：
- capacity：作為一個內(nèi)存塊，Buffer有固定的大小值，也叫作“capacity”，只能往其中寫入capacity個byte、long、char等類型。一旦Buffer滿了，需要將其清空（通過讀數(shù)據(jù)或者清楚數(shù)據(jù)）才能繼續(xù)寫數(shù)據(jù)。
- position：當(dāng)你寫數(shù)據(jù)到Buffer中時，position表示當(dāng)前的位置。出事的position值為0，當(dāng)寫入一個字節(jié)數(shù)據(jù)到Buffer中后，position會向前移動到下一個可插入數(shù)據(jù)的Buffer單元。position最大可為capacity-1。當(dāng)讀取數(shù)據(jù)時，也是從某個特定位置讀，講Buffer從寫模式切換到讀模式，position會被重置為0。當(dāng)從Buffer的position處讀取一個字節(jié)數(shù)據(jù)后，position向前移動到下一個可讀的位置。
- limit：在寫模式下，Buffer的limit表示你最多能往Buffer里寫多少數(shù)據(jù)。 寫模式下，limit等于Buffer的capacity。當(dāng)切換Buffer到讀模式時， limit表示你最多能讀到多少數(shù)據(jù)。因此，當(dāng)切換Buffer到讀模式時，limit會被設(shè)置成寫模式下的position值。換句話說，你能讀到之前寫入的所有數(shù)據(jù)（limit被設(shè)置成已寫數(shù)據(jù)的數(shù)量，這個值在寫模式下就是position）
Buffer的分配：
對Buffer對象的操作必須首先進行分配，Buffer提供一個allocate(int capacity)方法分配一個指定字節(jié)大小的對象。
向Buffer中寫數(shù)據(jù)：寫數(shù)據(jù)到Buffer中有兩種方式：
1.從channel寫到Buffer
int bytes = channel.read(buf); //將channel中的數(shù)據(jù)讀取到buf中
2.通過Buffer的put()方法寫到Buffer
buf.put(byte); //將數(shù)據(jù)通過put()方法寫入到buf中
- flip()方法：將Buffer從寫模式切換到讀模式，調(diào)用flip()方法會將position設(shè)置為0，并將limit設(shè)置為之前的position的值。
從Buffer中讀數(shù)據(jù)：從Buffer中讀數(shù)據(jù)有兩種方式：
1.從Buffer讀取數(shù)據(jù)到Channel
int bytes = channel.write(buf); //將buf中的數(shù)據(jù)讀取到channel中
2.通過Buffer的get()方法讀取數(shù)據(jù)
byte bt = buf.get(); //從buf中讀取一個byte
- rewind()方法：Buffer.rewind()方法將position設(shè)置為0，使得可以重讀Buffer中的所有數(shù)據(jù)，limit保持不變。
- clear()與compact()方法：一旦讀完Buffer中的數(shù)據(jù)，需要讓Buffer準備好再次被寫入，可以通過clear()或compact()方法完成。如果調(diào)用的是clear()方法，position將被設(shè)置為0，limit設(shè)置為capacity的值。但是Buffer并未被清空，只是通過這些標(biāo)記告訴我們可以從哪里開始往Buffer中寫入多少數(shù)據(jù)。如果Buffer中還有一些未讀的數(shù)據(jù)，調(diào)用clear()方法將被"遺忘 "。compact()方法將所有未讀的數(shù)據(jù)拷貝到Buffer起始處，然后將position設(shè)置到最后一個未讀元素的后面，limit屬性依然設(shè)置為capacity?？梢允沟肂uffer中的未讀數(shù)據(jù)還可以在后續(xù)中被使用。
- mark()與reset()方法：通過調(diào)用Buffer.mark()方法可以標(biāo)記一個特定的position，之后可以通過調(diào)用Buffer.reset()恢復(fù)到這個position上。
Selector(多路復(fù)用器)
Selector與Channel是相互配合使用的，將Channel注冊在Selector上之后，才可以正確的使用Selector，但此時Channel必須為非阻塞模式。Selector可以監(jiān)聽Channel的四種狀態(tài)（Connect、Accept、Read、Write），當(dāng)監(jiān)聽到某一Channel的某個狀態(tài)時，才允許對Channel進行相應(yīng)的操作。
- Connect：某一個客戶端連接成功后
- Accept：準備好進行連接
- Read:可讀
- Write:可寫
