聊聊java中NIO的2.0版本AIO

2019-10-10

在2011年7月28日，jdk1.7被正式发布。他的一个最大的亮点就是将原来的NIO类库生成到了NIO2.0，也被叫做AIO。这篇文章将通过案例对AIO进行一个讲解。

一、IO的演进

在jdk1.4之前，JAVA中的IO类库实在是超级原始，很多我们现在熟知的概念都还没有出现，比如说管道、缓冲区等等。正是由于这些等等原因，C语言和C++一直都是IO方面的首选。这是原始的IO方式，也叫作BIO，它的原理很简单，我们使用一张图来表示一下：

也就是说BIO时代，每次有一个客户端连接进来的时候，都会有一个新的线程去处理，缺点显而易见，如果连接比较多的时候，我们就要建立大量的线程去一一处理。

几年之后，2002年，jdk1.4开始被正式发布了，做出的一个巨大的改变就是新增了NIO包。它提供了很多异步的IO操作方法，比如说缓冲区ByteBuffer、Pipe、Channel还有多路复用器Selector等等。新的NIO类库的出现，极大地促进了java对异步非阻塞式编程的发展。NIO的原理也是很简单。在这里同样使用一张图来演示一遍：

现在我们可以看到，所有的客户端连接都可以只用一个线程就可以实现了。

不过时代总是在一点一点的变化，逐渐的java官方为我们提供的NIO类库越来越不能满足需求，比如说不支持异步文件读写操作、没有统一的文件属性等等。于是过了几年，在2011年7月28日，官方将用了将近十年的NIO类库做了升级，也被称为NIO2.0。后来也叫作AIO。AIO的原理是在之前的基础上进行的改进，意思是异步非阻塞式IO，也就是说你的客户端在进行读写操作的时候，只需要给服务器发送一个请求，不用一直等待回答就可以去做其他的事了。

下面我们使用代码敲一遍来看看如何实现AIO。

二、AIO的实现

这个案例很简单，就是服务端和客户端一个简单的通信。我们先把代码写好，然后再去分析代码的含义。

1、服务端

第一步：定义Server启动类

在这里我们定义了一个AIOServerHandle线程去处理服务器端的逻辑，在这里我们还休眠了很长时间，这是为了避免没有客户端连接时，程序运行结束。现在我们最主要的就是AioServerHandle的代码逻辑了。

第二步：AioServerHandle类实现

我们分析一下这段代码，首先我们定义了一个AsynchronousServerSocketChannel，他表示的就是异步的ServerSocketChannel。然后我们在构造方法中打开链接，绑定地址和端口。最后再run方法中new了一个AcceptCompleteHandler来处理接入的客户端。现在就像踢皮球一样，真正的处理逻辑又给了新的类AcceptCompleteHandler，我们再来看。

第三步：AcceptCompleteHandler的实现

第一部分：

通过构造方法来接受传递过来的AsynchronousServerSocketChannel。

第二部分第一小节：

serverSocketChannel继续接受传递过来的客户端，为什么呢？因为调用了AsynchronousServerSocketChannel的accept方法之后，如果有新的客户端连接进来，系统会回调我们的CompletionHandler得completed方法。但是一个AsynchronousServerSocketChannel往往能接受成千上万个客户端，所以在这里继续调用了Accept方法。以便于接受其他客户端的链接。

第二部分第二小节：

channel.read方法读取客户端传递过来的数据，而且在内部还有一个channel.write方法，表示返回给客户端的信息。代码逻辑是一样的。

第二部分第三小节：

在这里表示读取信息失败，内部也有一个failed方法表示的就是写入信息失败。

第三部分：

这也是一个failed方法，表示的是链接客户端失败。

到这里我们会看到，AIO的代码逻辑很复杂，在这里只是实现一个最简单的通信例子就这么麻烦，稍微增加点功能代码逻辑会让我们发疯。不过为了保持代码的完整性，我们还是要给出客户端的实现。

2、客户端

客户端的实现就比较简单了。

第一步：创建客户端入口类