BIO/NIO/AIO/Netty面试题（35道）

BIO/NIO/AIO/Netty面试题（35道）

1. 什么是IO

• Java中I/O是以流为基础进行数据的输入输出的，所有数据被串行化(所谓串行化就是数据要按顺序
  进行输入输出)写入输出流。简单来说就是java通过io流方式和外部设备进行交互。
• 在Java类库中，IO部分的内容是很庞大的，因为它涉及的领域很广泛：标准输入输出，文件的操
  作，网络上的数据传输流，字符串流，对象流等等等。
• 比如程序从服务器上下载图片，就是通过流的方式从网络上以流的方式到程序中，在到硬盘中

2. 在了解不同的IO之前先了解：同步与异步，阻塞与非阻塞的区别

同步，一个任务的完成之前不能做其他操作，必须等待（等于在打电话）
异步，一个任务的完成之前，可以进行其他操作（等于在聊QQ）
阻塞，是相对于CPU来说的， 挂起当前线程，不能做其他操作只能等待
非阻塞,，无须挂起当前线程，可以去执行其他操作

3. 什么是BIO

• BIO：同步并阻塞，服务器实现一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一
  个线程进行处理，没处理完之前此线程不能做其他操作（如果是单线程的情况下，我传输的文件很
  大呢？），当然可以通过线程池机制改善。BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方
  式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理
  解。

4. 什么是NIO

• NIO:同步非阻塞，服务器实现一个连接一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用
  器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。NIO方式适用于连接数目多
  且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4
  之后开始支持。

5. 什么是AIO

• AIO：异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由操作系统
  先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，AIO方式使用于连接数目多且连接比较长（重操
  作）的架构，比如相册服务器，充分调用操作系统参与并发操作，编程比较复杂，JDK1.7之后开
  始支持。.
• AIO属于NIO包中的类实现，其实IO主要分为BIO和NIO，AIO只是附加品，解决IO不能异步的实现
• 在以前很少有Linux系统支持AIO，Windows的IOCP就是该AIO模型。但是现在的服务器一般都是
  支持AIO操作

6. 什么Netty

• Netty是由JBOSS提供的一个Java开源框架。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工
  具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
• Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端编程框架，使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一
  个网络应用，例如实现了某种协议的客户，服务端应用。Netty相当简化和流线化了网络应用的编
  程开发过程，例如，TCP和UDP的socket服务开发。
  Netty是由NIO演进而来，使用过NIO编程的用户就知道NIO编程非常繁重，Netty是能够能跟好的使用NIO

7. BIO和NIO、AIO的区别

• BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的.
• BIO是面向流的，只能单向读写，NIO是面向缓冲的, 可以双向读写
• 使用BIO做Socket连接时，由于单向读写，当没有数据时，会挂起当前线程，阻塞等待，为防止影
  响其它连接,，需要为每个连接新建线程处理.，然而系统资源是有限的,，不能过多的新建线程，线
  程过多带来线程上下文的切换，从来带来更大的性能损耗，因此需要使用NIO进行BIO多路复用，
  使用一个线程来监听所有Socket连接，使用本线程或者其他线程处理连接
• AIO是非阻塞 以异步方式发起 I/O 操作。当 I/O 操作进行时可以去做其他操作，由操作系统内核空
  间提醒IO操作已完成（不懂的可以往下看）

8. IO流的分类

按照读写的单位大小来分：

• 字符流 ：以字符为单位，每次次读入或读出是16位数据。其只能读取字符类型数据。 (Java代码接
  收数据为一般为 char数组，也可以是别的 )
• 字节流：以字节为单位，每次次读入或读出是8位数据。可以读任何类型数据，图片、文件、音乐
  视频等。 (Java代码接收数据只能为 byte数组 )

按照实际IO操作来分：

• 输出流：从内存读出到文件。只能进行写操作。
• 输入流：从文件读入到内存。只能进行读操作。
• 注意：输出流可以帮助我们创建文件，而输入流不会。

按照读写时是否直接与硬盘，内存等节点连接分：

• 节点流：直接与数据源相连，读入或读出。
• 处理流：也叫包装流，是对一个对于已存在的流的连接进行封装，通过所封装的流的功能调用实现
  数据读写。如添加个Buffering缓冲区。（意思就是有个缓存区，等于软件和mysql中的redis）
• 注意：为什么要有处理流？主要作用是在读入或写出时，对数据进行缓存，以减少I/O的次数，以
  便下次更好更快的读写文件，才有了处理流。

9. 什么是内核空间

• 我们的应用程序是不能直接访问硬盘的，我们程序没有权限直接访问，但是操作系统
  （Windows、Linux…）会给我们一部分权限较高的内存空间，他叫内核空间，和我们的实际硬
  盘空间是有区别的

10. 五种IO模型

• 注意：我这里的用户空间就是应用程序空间

1. 阻塞BIO（blocking I/O）

• A拿着一支鱼竿在河边钓鱼，并且一直在鱼竿前等，在等的时候不做其他的事情，十分专心。只有
  鱼上钩的时，才结束掉等的动作，把鱼钓上来。
• 在内核将数据准备好之前，系统调用会一直等待所有的套接字，默认的是阻塞方式。

2. 非阻塞NIO（noblocking I/O）

• B也在河边钓鱼，但是B不想将自己的所有时间都花费在钓鱼上，在等鱼上钩这个时间段中，B也在
  做其他的事情（一会看看书，一会读读报纸，一会又去看其他人的钓鱼等），但B在做这些事情的
  时候，每隔一个固定的时间检查鱼是否上钩。一旦检查到有鱼上钩，就停下手中的事情，把鱼钓上
  来。 B在检查鱼竿是否有鱼，是一个轮询的过程。
  

3. 异步AIO（asynchronous I/O）

• C也想钓鱼，但C有事情，于是他雇来了D、E、F，让他们帮他等待鱼上钩，一旦有鱼上钩，就打
  电话给C，C就会将鱼钓上去。
  

当应用程序请求数据时，内核一方面去取数据报内容返回，另一方面将程序控制权还给应用进程，应用进程继续处理其他事情，是一种非阻塞的状态。

4. 信号驱动IO（signal blocking I/O）

• G也在河边钓鱼，但与A、B、C不同的是，G比较聪明，他给鱼竿上挂一个铃铛，当有鱼上钩的时
  候，这个铃铛就会被碰响，G就会将鱼钓上来。
  

信号驱动IO模型，应用进程告诉内核：当数据报准备好的时候，给我发送一个信号，对SIGIO信号进行捕捉，并且调用我的信号处理函数来获取数据报。

5. IO多路转接（I/O multiplexing）

• H同样也在河边钓鱼，但是H生活水平比较好，H拿了很多的鱼竿，一次性有很多鱼竿在等，H不断
  的查看每个鱼竿是否有鱼上钩。增加了效率，减少了等待的时间。
  

IO多路转接是多了一个select函数，select函数有一个参数是文件描述符集合，对这些文件描述符进行循环监听，当某个文件描述符就绪时，就对这个文件描述符进行处理。

• IO多路转接是属于阻塞IO，但可以对多个文件描述符进行阻塞监听，所以效率较阻塞IO的高。

11. 什么是比特(Bit),什么是字节(Byte),什么是字符(Char),它们长度是多少,各有什么区别

• Bit最小的二进制单位 ，是计算机的操作部分取值0或者1
• Byte是计算机中存储数据的单元，是一个8位的二进制数，（计算机内部，一个字节可表示一个英
  文字母，两个字节可表示一个汉字。） 取值（-128-127）
• Char是用户的可读写的最小单位，他只是抽象意义上的一个符号。如‘5’，‘中’，‘￥’ 等等等等。在
  java里面由16位bit组成Char 取值 （0-65535）
• Bit 是最小单位 计算机他只能认识0或者1
• Byte是8个字节 是给计算机看的
• 字符 是看到的东西 一个字符=二个字节

12. 什么叫对象序列化，什么是反序列化，实现对象序列化需要做哪些工作

• 对象序列化，将对象以二进制的形式保存在硬盘上
• 反序列化；将二进制的文件转化为对象读取
• 实现serializable接口，不想让字段放在硬盘上就加transient

13. 在实现序列化接口是时候一般要生成一个serialVersionUID字段,它叫做什么,一般有什么用

• 如果用户没有自己声明一个serialVersionUID,接口会默认生成一个serialVersionUID
• 但是强烈建议用户自定义一个serialVersionUID,因为默认的serialVersinUID对于class的细节非常
  敏感，反序列化时可能会导致InvalidClassException这个异常。
• （比如说先进行序列化，然后在反序列化之前修改了类，那么就会报错。因为修改了类，对应的
  SerialversionUID也变化了，而序列化和反序列化就是通过对比其SerialversionUID来进行的，一
  旦SerialversionUID不匹配，反序列化就无法成功。

14. 怎么生成SerialversionUID

• 可序列化类可以通过声明名为 “serialVersionUID” 的字段（该字段必须是静态 (static)、最终
  (final) 的 long 型字段）显式声明其自己的 serialVersionUID
• 两种显示的生成方式（当你一个类实现了Serializable接口，如果没有显示的定义
  serialVersionUID，Eclipse会提供这个提示功能告诉你去定义 。在Eclipse中点击类中warning的
  图标一下，Eclipse就会自动给定两种生成的方式。

15. BufferedReader属于哪种流,它主要是用来做什么的,它里面有那些经典的方法

• 属于处理流中的缓冲流，可以将读取的内容存在内存里面，有readLine（）方法

16. Java中流类的超类主要有那些？

• 超类代表顶端的父类（都是抽象类）
• java.io.InputStream
• java.io.OutputStream
• java.io.Reader
• java.io.Writer

17. 为什么图片、视频、音乐、文件等 都是要字节流来读取

• 这个很基础，你看看你电脑文件的属性就好了，CPU规定了计算机存储文件都是按字节算的
  

18. IO的常用类和方法，以及如何使用

前面讲了那么多废话，现在我们开始进入主题，后面很长，从开始的文件操作到后面的网络IO操作都会
有例子：

19. IO基本操作讲解

• 这里的基本操作就是普通的读取操作，如果想要跟深入的了解不同的IO开发场景必须先了解IO的基本操作

1. 按 字符 流读取文件

1.1 按字符流的*节点流方式读取

• 如果我们要取的数据基本单位是字符，那么用（字符流）这种方法读取文件就比较适合。比如：读取test.txt文件

注释：

• 字符流 ：以字符为单位，每次次读入或读出是16位数据。其只能读取字符类型数据。 (Java代码接
  收数据为一般为 char数组，也可以是别的 )
• 字节流：以字节为单位，每次次读入或读出是8位数据。可以读任何类型数据，图片、文件、音乐
  视频等。 (Java代码接收数据只能为 byte数组 )
• FileReader 类：（字符输入流） 注意：new FileReader(“D:\test.txt”);//文件必须存在

package com.test.io;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class TestFileReader {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        int num=0;
        //字符流接收使用的char数组
        char[] buf=new char[1024];
        //字符流、节点流打开文件类
        FileReader fr = new FileReader("D:\\test.txt");//文件必须存在
        //FileReader.read()：取出字符存到buf数组中,如果读取为-1代表为空即结束读取。
        //FileReader.read()：读取的是一个字符，但是java虚拟机会自动将char类型数据转换为int数据，
        //如果你读取的是字符A，java虚拟机会自动将其转换成97，如果你想看到字符可以在返回的字符数前加
        （char）强制转换如
        while((num=fr.read(buf))!=-1) {

      }
        //检测一下是否取到相应的数据
        for(int i=0;i<buf.length;i++) {


            System.out.print(buf[i]);
        }
    }
}

运行结果：

1.2 按字符流的*处理流方式读取

• 效果是一样，但是给了我们有不同的选择操作。进行了一个小封装，加缓冲功能，避免频繁读写硬盘。我这只是简单演示，处理流其实还有很多操作
• BufferedReader 类： 字符输入流使用的类，加缓冲功能，避免频繁读写硬盘

package com.test.io;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.FileReader;
import java.io.IOException;
public class TestBufferedReader {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        int num=0;
        //字符流接收使用的String数组
        String[] bufstring=new String[1024];
        //字符流、节点流打开文件类
        FileReader fr = new FileReader("D:\\test.txt");//文件必须存在
        //字符流、处理流读取文件类
        BufferedReader br = new BufferedReader(fr);
        //临时接收数据使用的变量
        String line=null;
        //BufferedReader.readLine()：单行读取，读取为空返回null
        while((line=br.readLine())!=null) {


            bufstring[num]=line;
            num++;
        }
        br.close();//关闭文件
        for(int i=0;i<num;i++) {


            System.out.println(bufstring[i]);
        }
    }
}

• 测试效果一样
  

2. 按 字符 流写出文件

2.1 按字符流的*节点流方式写出

• 写出字符，使用（字符流）这种方法写出文件比较适合。比如：输出内容添加到test.txt文件
• FileWriter类：（字符输出流），如果写出文件不存在会自动创建一个相对应的文件。使用FileWriter写出文件默认是覆盖原文件，如果要想在源文件添加内容不覆盖的话，需要构造参数添加true参数：看示例了解

package com.test.io;
import java.io.File;
import java.io.FileWriter;
import java.io.IOException;
public class TestFileWriter {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //File是操作文件类
        File file = new File("D:\\test.txt");//文件必须存在
        //字符流、节点流写出文件类
        //new FileWriter(file,true)，这个true代表追加，不写就代表覆盖文件
        FileWriter out=new FileWriter(file,true);
        //写入的字节,\n代表换行
        String str="\nholler";
        //写入
        out.write(str);
        out.close();
    }
}

• 运行效果：
  

2.2 按字符流的*处理流方式写出

• BufferedWriter ： 增加缓冲功能，避免频繁读写硬盘。 我这里： //new FileWriter(file)，这里我只给了他文件位置，我没加true代表覆盖源文件

package com.test.io;
import java.io.*;
public class TestBufferedWriter {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //File是操作文件类
        File file = new File("D:\\test.txt");//文件必须存在
        //字符流、节点流写出文件类
        //new FileWriter(file)，这个我没加true代表覆盖文件
        Writer writer = new FileWriter(file);
        字符流、处理流写出文件类
        BufferedWriter bw = new BufferedWriter(writer);
        bw.write("\n小心");
        bw.close();
        writer.close();
    }
}

• 运行效果：
  

3. 按 字节 流写入写出文件

3.1 按字节流的*节点流写入写出文件

• 如果我们要取的数据 图片、文件、音乐视频等类型，就必须使用字节流进行读取写出

注释：

• 字符流 ：以字符为单位，每次次读入或读出是16位数据。其只能读取字符类型数据。 (Java代码接
  收数据为一般为 char数组，也可以是别的 )
• 字节流：以字节为单位，每次次读入或读出是8位数据。可以读任何类型数据，图片、文件、音乐
• 视频等。 (Java代码接收数据只能为 byte数组 )
• FileInputStream：（字节输入流）
• FileOutputStream：（字节输出流）

package com.test.io;
import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
public class TestFileOutputStream {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //创建字节输入流、节点流方式读取文件
        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\Akie秋绘 - Lemon（Cover：米津玄
        師）.mp3");
        //创建字节输入流、节点流方式输出文件
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\copy.mp3");
        //根据文件大小做一个字节数组
        byte[] arr = new byte[fis.available()];
        //将文件上的所有字节读取到数组中
        fis.read(arr);
        //将数组中的所有字节一次写到了文件上
        fos.write(arr);
        fis.close();
        fos.close();
    }
}

• 运行之前：
  
• 运行之后：
  

3.2 按字节流的*处理流写入写出文件

* FileInputStream：（字节输入流）
* FileOutputStream：（字节输出流）
* BufferedInputStream：（带缓冲区字节输入流）
* BufferedOutputStream：（带缓冲区字节输入流） 带缓冲区的处理流，缓冲区的作用的主要目

的是：避免每次和硬盘打交道，提高数据访问的效率。

package com.test.io;
import java.io.*;
public class TestBufferedOutputStream {


    //创建文件输入流对象,关联致青春.mp3
    public static void main(String[] args) throws IOException {


        FileInputStream fis = new FileInputStream("D:\\copy.mp3");
        //创建缓冲区对fis装饰
        BufferedInputStream bis = new BufferedInputStream(fis);
        //创建输出流对象,关联copy.mp3
        FileOutputStream fos = new FileOutputStream("D:\\copy2.mp3");
        //创建缓冲区对fos装饰
        BufferedOutputStream bos = new BufferedOutputStream(fos);
        //循环直接输出
        int i;
        while((i = bis.read()) != -1) {


        bos.write(i);
    }
    bis.close();
    bos.close();
    }
}

• 运行之前：
  

20. 网络操作IO讲解

• 我这使用Socket简单的来模拟网络编程IO会带来的问题
• 不懂Socket可以看我之前的文章，这个东西很容易懂的，就是基于TCP实现的网络通信，比http要
  快，很多实现网络通信的框架都是基于Socket来实现

21. 网络操作IO编程演变历史

1. BIO编程会出现什么问题？

• BIO是阻塞的
• 例子： 阻塞IO（blocking I/O） A拿着一支鱼竿在河边钓鱼，并且一直在鱼竿前等，在等的时候不
  做其他的事情，十分专心。只有鱼上钩的时，才结束掉等的动作，把鱼钓上来。
  
  那不是要等待第一个人资源完成后后面的人才可以继续？因为BIO是阻塞的所以读取写出操作都是非常浪费资源的

BIO代码示例：（ 后面有代码，往后移动一点点，认真看，代码学习量很足 ）

• 我这有三个类，我模拟启动服务端，然后启动客户端，模拟客户端操作未完成的时候启动第二个客
  户端
  

1、 启动服务端（后面有代码，我这是教运行顺序）；

2、 启动第一个客户端，发现服务器显示连接成功先不要在控制台输入，模拟堵塞（我的代码输入了；
就代表请求完成了）


3、 启动第二个客户端，发现服务端没效果，而客户端连接成功（在堵塞当中）我这启动了俩个；
Client，注意看，(这俩个代码是一样的)


4、 第一个客户控制台输入，输入完后就会关闭第一个客户端，在看服务端发现第二个客户端连接上；
来了


BIO通信代码：

• TCP协议Socket使用BIO进行通信：服务端（先执行）

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
//TCP协议Socket使用BIO进行通信：服务端
public class BIOServer {


    // 在main线程中执行下面这些代码
    public static void main(String[] args) {


        //使用Socket进行网络通信
        ServerSocket server = null;
        Socket socket = null;
        //基于字节流
        InputStream in = null;
        OutputStream out = null;
        try {


            server = new ServerSocket(8000);
            System.out.println("服务端启动成功，监听端口为8000，等待客户端连接...");
            while (true){


                socket = server.accept(); //等待客户端连接
                System.out.println("客户连接成功，客户信息为：" +
                socket.getRemoteSocketAddress());
                in = socket.getInputStream();
                byte[] buffer = new byte[1024];
                int len = 0;
                //读取客户端的数据
                while ((len = in.read(buffer)) > 0) {


                    System.out.println(new String(buffer, 0, len));
                }
                //向客户端写数据
                out = socket.getOutputStream();
                out.write("hello!".getBytes());
            }
        } catch (IOException e) {


            e.printStackTrace();
        }
    }
}

• TCP协议Socket使用BIO进行通信：客户端（第二执行）

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
//TCP协议Socket使用BIO进行通信：客户端
public class Client01 {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //创建套接字对象socket并封装ip与port
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
        //根据创建的socket对象获得一个输出流
        //基于字节流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //控制台输入以IO的形式发送到服务器
        System.out.println("TCP连接成功 \n请输入：");
        String str = new Scanner(System.in).nextLine();
        byte[] car = str.getBytes();
        outputStream.write(car);
        System.out.println("TCP协议的Socket发送成功");
        //刷新缓冲区
        outputStream.flush();
        //关闭连接
        socket.close();
    }
}

• TCP协议Socket使用BIO进行通信：客户端（第三执行）

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
//TCP协议Socket：客户端
public class Client02 {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //创建套接字对象socket并封装ip与port
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
        //根据创建的socket对象获得一个输出流
        //基于字节流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //控制台输入以IO的形式发送到服务器
        System.out.println("TCP连接成功 \n请输入：");
        String str = new Scanner(System.in).nextLine();
        byte[] car = str.getBytes();
        outputStream.write(car);
        System.out.println("TCP协议的Socket发送成功");
        //刷新缓冲区
        outputStream.flush();
        //关闭连接
        socket.close();
    }
}

为了解决堵塞问题，可以使用多线程，请看下面

2. 多线程解决BIO编程会出现的问题**

这时有人就会说，我多线程不就解决了吗?

• 使用多线程是可以解决堵塞等待时间很长的问题，因为他可以充分发挥CPU

• 然而系统资源是有限的，不能过多的新建线程，线程过多带来线程上下文的切换，从来带来更大的
  性能损耗
  
  多线程BIO代码示例：

• 四个客户端，这次我多复制了俩个一样客户端类
  
  先启动服务端，在启动所有客户端，测试，发现连接成功（后面有代码）
  
  在所有客户端输入消息（Client01、Client02这些是我在客户端输入的消息）：发现没有问题
  
  多线程BIO通信代码：

• 服务端的代码，客户端的代码还是上面之前的代码

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
//TCP协议Socket使用多线程BIO进行通行：服务端
public class BIOThreadService {


    public static void main(String[] args) {


        try {


            ServerSocket server = new ServerSocket(8000);
            System.out.println("服务端启动成功，监听端口为8000，等待客户端连接... ");
            while (true) {


                Socket socket = server.accept();//等待客户连接
                System.out.println("客户连接成功，客户信息为：" + socket.getRemoteSocketAddress());
                //针对每个连接创建一个线程， 去处理I0操作
                //创建多线程创建开始
                Thread thread = new Thread(new Runnable() {


                    public void run() {


                        try {


                            InputStream in = socket.getInputStream();
                            byte[] buffer = new byte[1024];
                            int len = 0;
                            //读取客户端的数据
                            while ((len = in.read(buffer)) > 0) {


                                System.out.println(new String(buffer, 0, len));
                            }
                            //向客户端写数据
                            OutputStream out = socket.getOutputStream();
                            out.write("hello".getBytes());
                        } catch (IOException e) {


                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                });
                thread.start();
            }
        } catch (IOException e) {


            e.printStackTrace();
        }
    }
}

为了解决线程太多，这时又来了，线程池

3. 线程池解决多线程BIO编程会出现的问题

这时有人就会说，我TM用线程池?**

• 线程池固然可以解决这个问题，万一需求量还不够还要扩大线程池。当是这是我们自己靠着自己的
  思想完成的IO操作，Socket 上来了就去创建线程去抢夺CPU资源，MD，线程都TM做IO去了，
  CPU也不舒服呀
• 这时呢：Jdk官方坐不住了，兄弟BIO的问题交给我，我来给你解决： NIO的诞生

线程池BIO代码示例：

• 四个客户端
  
  先启动服务端，在启动所有客户端，测试，（后面有代码）
  
  在所有客户端输入消息（Client01、Client02这些是我在客户端输入的消息）：发现没有问题
  
  线程池BIO通信代码：

• 服务端的代码，客户端的代码还是上面的代码

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.OutputStream;
import java.net.ServerSocket;
import java.net.Socket;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
//TCP协议Socket使用线程池BIO进行通行：服务端
public class BIOThreadPoolService {


    public static void main(String[] args) {


        //创建线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(30);
        try {


            ServerSocket server = new ServerSocket(8000);
            System.out.println("服务端启动成功，监听端口为8000，等待客户端连接...");
            while (true) {


                Socket socket = server.accept();//等待客户连接
                System.out.println("客户连接成功，客户信息为：" +
                socket.getRemoteSocketAddress());
                //使用线程池中的线程去执行每个对应的任务
                executorService.execute(new Thread(new Runnable() {


                    public void run() {


                        try {


                            InputStream in = socket.getInputStream();
                            byte[] buffer = new byte[1024];
                            int len = 0;
                            //读取客户端的数据
                            while ((len = in.read(buffer)) > 0) {


                                System.out.println(new String(buffer, 0, len));
                            }
                            //向客户端写数据
                            OutputStream out = socket.getOutputStream();
                            out.write("hello".getBytes());
                        } catch (IOException e) {


                            e.printStackTrace();
                        }
                    }
                })
                );
            }
        } catch (IOException e) {


            e.printStackTrace();
        }
    }
}

4. 使用NIO实现网络通信

• NIO是JDK1.4提供的操作，他的流还是流，没有改变，服务器实现的还是一个连接一个线程，当
  是： 客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上 ，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4之后开始支持。
  

看不懂介绍可以认真看看代码实例，其实不难

什么是通道（Channel）

• Channel是一个对象，可以通过它读取和写入数据。 通常我们都是将数据写入包含一个或者多个字节的缓冲区，然后再将缓存区的数据写入到通道中，将数据从通道读入缓冲区，再从缓冲区获取数据。

• Channel 类似于原I/O中的流（Stream），但有所区别：

• 流是单向的，通道是双向的，可读可写。

• 流读写是阻塞的，通道可以异步读写。

什么是选择器（Selector）

• Selector可以称他为通道的集合，每次客户端来了之后我们会把Channel注册到Selector中并且我们给他一个状态，在用死循环来环判断( 判断是否做完某个操作，完成某个操作后改变不一样的状态 )状态是否发生变化，知道IO操作完成后在退出死循环

什么是Buffer（缓冲区）

• Buffer 是一个缓冲数据的对象， 它包含一些要写入或者刚读出的数据。
• 在普通的面向流的 I/O 中，一般将数据直接写入或直接读到 Stream 对象中。当是有了Buffer（缓
  冲区）后，数据第一步到达的是Buffer（缓冲区）中
• 缓冲区实质上是一个数组( 底层完全是数组实现的，感兴趣可以去看一下 )。通常它是一个字节数组，
  内部维护几个状态变量，可以实现在同一块缓冲区上反复读写（不用清空数据再写）。

代码实例：

• 目录结构
  
• 运行示例，先运行服务端，在运行所有客户端控制台输入消息就好了。： 我这客户端和服务端代码
  有些修该变，后面有代码
  
• 服务端示例，先运行，想要搞定NIO请认真看代码示例，真的很清楚

package com.test.io;
import com.lijie.iob.RequestHandler;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class NIOServer {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //111111111
        //Service端的Channel，监听端口的
        ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open();
        //设置为非阻塞
        serverChannel.configureBlocking(false);
        //nio的api规定这样赋值端口
        serverChannel.bind(new InetSocketAddress(8000));
        //显示Channel是否已经启动成功，包括绑定在哪个地址上
        System.out.println("服务端启动成功，监听端口为8000，等待客户端连接..."+
        serverChannel.getLocalAddress());
        //22222222
        //声明selector选择器
        Selector selector = Selector.open();
        //这句话的含义，是把selector注册到Channel上面，
        //每个客户端来了之后，就把客户端注册到Selector选择器上,默认状态是Accepted
        serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        //33333333
        //创建buffer缓冲区，声明大小是1024，底层使用数组来实现的
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        RequestHandler requestHandler = new RequestHandler();
        //444444444
        //轮询，服务端不断轮询，等待客户端的连接
        //如果有客户端轮询上来就取出对应的Channel，没有就一直轮询
        while (true) {


            int select = selector.select();
            if (select == 0) {


            continue;
        }
        //有可能有很多，使用Set保存Channel
        Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
        Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {


                //使用SelectionKey来获取连接了客户端和服务端的Channel
                SelectionKey key = iterator.next();
                //判断SelectionKey中的Channel状态如何，如果是OP_ACCEPT就进入
                if (key.isAcceptable()) {


                    //从判断SelectionKey中取出Channel
                    ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel)
                    key.channel();
                    //拿到对应客户端的Channel
                    SocketChannel clientChannel = channel.accept();
                    //把客户端的Channel打印出来
                    System.out.println("客户端通道信息打印：" + clientChannel.getRemoteAddress());
                    //设置客户端的Channel设置为非阻塞
                    clientChannel.configureBlocking(false);
                    //操作完了改变SelectionKey中的Channel的状态OP_READ
                    clientChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                }
                //到此轮训到的时候，发现状态是read，开始进行数据交互
                if (key.isReadable()) {


                    //以buffer作为数据桥梁
                    SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
                    //数据要想读要先写，必须先读取到buffer里面进行操作
                    channel.read(buffer);
                    //进行读取
                    String request = new String(buffer.array()).trim();
                    buffer.clear();
                    //进行打印buffer中的数据
                    System.out.println(String.format("客户端发来的消息： %s : %s",
                    channel.getRemoteAddress(), request));
                    //要返回数据的话也要先返回buffer里面进行返回
                    String response = requestHandler.handle(request);
                    //然后返回出去
                    channel.write(ByteBuffer.wrap(response.getBytes()));
                }
                iterator.remove();
            }
        }
    }
}

• 客户端示例：（ 我这用的不是之前的了，有修改 ）运行起来客户端控制台输入消息就好了。 要模拟测试，请复制粘贴改一下，修改客户端的类名就行了，四个客户端代码一样的 ,
  

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
//TCP协议Socket：客户端
public class Client01 {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //创建套接字对象socket并封装ip与port
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
        //根据创建的socket对象获得一个输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //控制台输入以IO的形式发送到服务器
        System.out.println("TCP连接成功 \n请输入：");
        while(true){


            byte[] car = new Scanner(System.in).nextLine().getBytes();
            outputStream.write(car);
            System.out.println("TCP协议的Socket发送成功");
            //刷新缓冲区
            outputStream.flush();
        }
    }
}

5 使用Netty实现网络通信

Netty是由JBOSS提供的一个Java开源框架。Netty提供异步的、事件驱动的网络应用程序框架和工
具，用以快速开发高性能、高可靠性的网络服务器和客户端程序。
Netty 是一个基于NIO的客户、服务器端编程框架，使用Netty 可以确保你快速和简单的开发出一
个网络应用，例如实现了某种协议的客户，服务端应用。Netty相当简化和流线化了网络应用的编
程开发过程，例如，TCP和UDP的Socket服务开发。

Netty是由NIO演进而来，使用过NIO编程的用户就知道NIO编程非常繁重，Netty是能够能跟好的使用NIO

• Netty的原里就是NIO，他是基于NIO的一个完美的封装，并且优化了NIO，使用他非常方便，简单
  快捷
• 我直接上代码：
  

1、 先添加依赖：；

<dependency>
    <groupId>io.netty</groupId>
    <artifactId>netty-all</artifactId>
    <version>4.1.16.Final</version>
</dependency>

1、 NettyServer模板，看起来代码那么多，其实只需要添加一行消息就好了；

• 请认真看中间的代码

package com.lijie.iob;
import io.netty.bootstrap.ServerBootstrap;
import io.netty.channel.*;
import io.netty.channel.nio.NioEventLoopGroup;
import io.netty.channel.socket.SocketChannel;
import io.netty.channel.socket.nio.NioServerSocketChannel;
import io.netty.handler.codec.serialization.ClassResolvers;
import io.netty.handler.codec.serialization.ObjectEncoder;
import io.netty.handler.codec.string.StringDecoder;
public class NettyServer {


    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {


        EventLoopGroup bossGroup = new NioEventLoopGroup();
        EventLoopGroup workerGroup = new NioEventLoopGroup();
        try {


            ServerBootstrap b = new ServerBootstrap();
            b.group(bossGroup, workerGroup).channel(NioServerSocketChannel.class).childHandler(new ChannelInitializer<SocketChannel>() {


                @Override
                protected void initChannel(SocketChannel socketChannel)
                throws Exception {


                    ChannelPipeline pipeline = socketChannel.pipeline();
                    pipeline.addLast(new StringDecoder());
                    pipeline.addLast("encoder", new ObjectEncoder());
                    pipeline.addLast(" decoder", new
                    io.netty.handler.codec.serialization.ObjectDecoder(Integer.MAX_VALUE,
                    ClassResolvers.cacheDisabled(null)));
                    //重点，其他的都是复用的
                    //这是真正的I0的业务代码，把他封装成一个个的个Hand1e类就行了
                    //把他当成 SpringMVC的Controller
                    pipeline.addLast(new NettyServerHandler());
                }
            }).option(ChannelOption.SO_BACKLOG, 128).childOption(ChannelOption.SO_KEEPALIVE,true);
            ChannelFuture f = b.bind(8000).sync();
            System.out.println("服务端启动成功，端口号为:" + 8000);
            f.channel().closeFuture().sync();
        } finally {


            workerGroup.shutdownGracefully();
            bossGroup.shutdownGracefully();
        }
    }
}

1、 需要做的IO操作，重点是继承ChannelInboundHandlerAdapter类就好了；

package com.lijie.iob;
import io.netty.channel.Channel;
import io.netty.channel.ChannelHandlerContext;
import io.netty.channel.ChannelInboundHandlerAdapter;
public class NettyServerHandler extends ChannelInboundHandlerAdapter {


    RequestHandler requestHandler = new RequestHandler();
    @Override
    public void handlerAdded(ChannelHandlerContext ctx) throws Exception {


        Channel channel = ctx.channel();
        System.out.println(String.format("客户端信息： %s",
        channel.remoteAddress()));
    }
    @Override
    public void channelRead(ChannelHandlerContext ctx, Object msg) throws
    Exception {


        Channel channel = ctx.channel();
        String request = (String) msg;
        System.out.println(String.format("客户端发送的消息 %s : %s",
        channel.remoteAddress(), request));
        String response = requestHandler.handle(request);
        ctx.write(response);
        ctx.flush();
    }
}

1、 客户的代码还是之前NIO的代码，我在复制下来一下吧；

package com.test.io;
import java.io.IOException;
import java.io.OutputStream;
import java.net.Socket;
import java.util.Scanner;
//TCP协议Socket：客户端
public class Client01 {


    public static void main(String[] args) throws IOException {


        //创建套接字对象socket并封装ip与port
        Socket socket = new Socket("127.0.0.1", 8000);
        //根据创建的socket对象获得一个输出流
        OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
        //控制台输入以IO的形式发送到服务器
        System.out.println("TCP连接成功 \n请输入：");
        while(true){


        byte[] car = new Scanner(System.in).nextLine().getBytes();
        outputStream.write(car);
        System.out.println("TCP协议的Socket发送成功");
        //刷新缓冲区
        outputStream.flush();
    }
}

• 运行测试，还是之前那样，启动服务端，在启动所有客户端控制台输入就好了：
  

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