在2011年7月28日,jdk1.7被正式發布。他的一個最大的亮點就是將原來的NIO類庫生成到了NIO2.0,也被叫做AIO。這篇文章將通過案例對AIO進行一個講解。
一、IO的演進
在jdk1.4之前,JAVA中的IO類庫實在是超級原始,很多我們現在熟知的概念都還沒有出現,比如說管道、緩沖區等等。正是由于這些等等原因,C語言和C++一直都是IO方面的首選。這是原始的IO方式,也叫作BIO,它的原理很簡單,我們使用一張圖來表示一下:

也就是說BIO時代,每次有一個客戶端連接進來的時候,都會有一個新的線程去處理,缺點顯而易見,如果連接比較多的時候,我們就要建立大量的線程去一一處理。
幾年之后,2002年,jdk1.4開始被正式發布了,做出的一個巨大的改變就是新增了NIO包。它提供了很多異步的IO操作方法,比如說緩沖區ByteBuffer、Pipe、Channel還有多路復用器Selector等等。新的NIO類庫的出現,極大地促進了java對異步非阻塞式編程的發展。NIO的原理也是很簡單。在這里同樣使用一張圖來演示一遍:

現在我們可以看到,所有的客戶端連接都可以只用一個線程就可以實現了。
不過時代總是在一點一點的變化,逐漸的java官方為我們提供的NIO類庫越來越不能滿足需求,比如說不支持異步文件讀寫操作、沒有統一的文件屬性等等。于是過了幾年,在2011年7月28日,官方將用了將近十年的NIO類庫做了升級,也被稱為NIO2.0。后來也叫作AIO。AIO的原理是在之前的基礎上進行的改進,意思是異步非阻塞式IO,也就是說你的客戶端在進行讀寫操作的時候,只需要給服務器發送一個請求,不用一直等待回答就可以去做其他的事了。
下面我們使用代碼敲一遍來看看如何實現AIO。
二、AIO的實現
這個案例很簡單,就是服務端和客戶端一個簡單的通信。我們先把代碼寫好,然后再去分析代碼的含義。
1、服務端
第一步:定義Server啟動類

在這里我們定義了一個AIOServerHandle線程去處理服務器端的邏輯,在這里我們還休眠了很長時間,這是為了避免沒有客戶端連接時,程序運行結束。現在我們最主要的就是AioServerHandle的代碼邏輯了。
第二步:AioServerHandle類實現

我們分析一下這段代碼,首先我們定義了一個AsynchronousServerSocketChannel,他表示的就是異步的ServerSocketChannel。然后我們在構造方法中打開鏈接,綁定地址和端口。最后再run方法中new了一個AcceptCompleteHandler來處理接入的客戶端。現在就像踢皮球一樣,真正的處理邏輯又給了新的類AcceptCompleteHandler,我們再來看。
第三步:AcceptCompleteHandler的實現



第一部分:
通過構造方法來接受傳遞過來的AsynchronousServerSocketChannel。
第二部分第一小節:
serverSocketChannel繼續接受傳遞過來的客戶端,為什么呢?因為調用了AsynchronousServerSocketChannel的accept方法之后,如果有新的客戶端連接進來,系統會回調我們的CompletionHandler得completed方法。但是一個AsynchronousServerSocketChannel往往能接受成千上萬個客戶端,所以在這里繼續調用了Accept方法。以便于接受其他客戶端的鏈接。
第二部分第二小節:
channel.read方法讀取客戶端傳遞過來的數據,而且在內部還有一個channel.write方法,表示返回給客戶端的信息。代碼邏輯是一樣的。
第二部分第三小節:
在這里表示讀取信息失敗,內部也有一個failed方法表示的就是寫入信息失敗。
第三部分:
這也是一個failed方法,表示的是鏈接客戶端失敗。
到這里我們會看到,AIO的代碼邏輯很復雜,在這里只是實現一個最簡單的通信例子就這么麻煩,稍微增加點功能代碼邏輯會讓我們發瘋。不過為了保持代碼的完整性,我們還是要給出客戶端的實現。
2、客戶端
客戶端的實現就比較簡單了。
第一步:創建客戶端入口類

在這里我們同樣使用一個AioClientHandle來處理客戶端的代碼邏輯,現在我們繼續看代碼。
第二步:AioClientHandle類實現:




?這個代碼邏輯和服務端的差不多,在這里就不說了。下面我們主要分析一下為什么不用AIO。
三、AIO的缺點
上面BB了這么久就是為了說明為什么不使用他,你千萬別急,因為知己知彼才能百戰不殆。你只有理解了AIO才能知道工作中應該用什么,
1、實現復雜
上面的代碼量你已經看到了,惡心到不能惡心。實現這么一個簡單的功能就要寫這么多。
2、需要額外的技能
也就是說你想要學號AIO,還需要java多線程的技術做鋪墊才可以。否則我們很難寫出質量高的代碼。
3、一個著名的Selector空輪詢bug
它會導致CPU100%,之前在我的群里面,有人曾經遇到過這個問題,而且官方說在1.6的版本中解決,但是現在還有。遇到的時候我們雖然可以解決但是不知道的人會很痛苦。
4、可靠性差
也就是說我們的網絡狀態是復雜多樣的,會遇到各種各樣的問題,比如說網斷重連、緩存失效、半包讀寫等等。可靠性比較差。稍微出現一個問題,還需要大量的代碼去完善。
當然還有很多其他的缺點,不過就單單第一條估計就很難發展。后來出現了更加牛的網絡通信框架netty。很好的解決了上面的問題,也是目前最主流的框架。更多內容,在后續文章中推出。今天的文章先到這,感謝支持。