上一篇文章介绍了 Java NIO 中 Buffer、Channel 和 Selector 的基本操作，主要是一些接口操作，比较简单。

本文将介绍非阻塞 IO 和异步 IO，也就是大家耳熟能详的 NIO 和 AIO。很多初学者可能分不清楚异步和非阻塞的区别，只是在各种场合能听到异步非阻塞这个词。

本文会先介绍并演示阻塞模式，然后引入非阻塞模式来对阻塞模式进行优化，最后再介绍 JDK7 引入的异步 IO，由于网上关于异步 IO 的介绍相对较少，所以这部分内容我会介绍得具体一些。

希望看完本文，读者可以对非阻塞 IO 和异步 IO 的迷雾看得更清晰些，或者为初学者解开一丝丝疑惑也是好的。

NIO，JDK1.4，New IO，Non-Blocking IO

NIO.2，JDK7，More New IO，Asynchronous IO，严格地说 NIO.2 不仅仅引入了 AIO

阻塞模式 IO

我们已经介绍过使用 Java NIO 包组成一个简单的客户端-服务端网络通讯所需要的 ServerSocketChannel、SocketChannel 和 Buffer，我们这里整合一下它们，给出一个完整的可运行的例子：

public class Server {

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

        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();

        // 监听 8080 端口进来的 TCP 链接
        serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));

        while (true) {

            // 这里会阻塞，直到有一个请求的连接进来
            SocketChannel socketChannel = serverSocketChannel.accept();

            // 开启一个新的线程来处理这个请求，然后在 while 循环中继续监听 8080 端口
            SocketHandler handler = new SocketHandler(socketChannel);
            new Thread(handler).start();
        }
    }
}

这里看一下新的线程需要做什么，SocketHandler：

public class SocketHandler implements Runnable {

    private SocketChannel socketChannel;

    public SocketHandler(SocketChannel socketChannel) {
        this.socketChannel = socketChannel;
    }

    @Override
    public void run() {

        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        try {
            // 将请求数据读入 Buffer 中
            int num;
            while ((num = socketChannel.read(buffer)) > 0) {
                // 读取 Buffer 内容之前先 flip 一下
                buffer.flip();

                // 提取 Buffer 中的数据
                byte[] bytes = new byte[num];
                buffer.get(bytes);

                String re = new String(bytes, "UTF-8");
                System.out.println("收到请求：" + re);

                // 回应客户端
                ByteBuffer writeBuffer = ByteBuffer.wrap(("我已经收到你的请求，你的请求内容是：" + re).getBytes());
                socketChannel.write(writeBuffer);

                buffer.flip();
            }
        } catch (IOException e) {
            IOUtils.closeQuietly(socketChannel);
        }
    }
}

最后，贴一下客户端 SocketChannel 的使用，客户端比较简单：

public class SocketChannelTest {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        SocketChannel socketChannel = SocketChannel.open();
        socketChannel.connect(new InetSocketAddress("localhost", 8080));

        // 发送请求
        ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("1234567890".getBytes());
        socketChannel.write(buffer);

        // 读取响应
        ByteBuffer readBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
        int num;
        if ((num = socketChannel.read(readBuffer)) > 0) {
            readBuffer.flip();

            byte[] re = new byte[num];
            readBuffer.get(re);

            String result = new String(re, "UTF-8");
            System.out.println("返回值: " + result);
        }
    }
}

上面介绍的阻塞模式的代码应该很好理解：来一个新的连接，我们就新开一个线程来处理这个连接，之后的操作全部由那个线程来完成。

那么，这个模式下的性能瓶颈在哪里呢？

1. 首先，每次来一个连接都开一个新的线程这肯定是不合适的。当活跃连接数在几十几百的时候当然是可以这样做的，但如果活跃连接数是几万几十万的时候，这么多线程明显就不行了。每个线程都需要一部分内存，内存会被迅速消耗，同时，线程切换的开销非常大。
2. 其次，阻塞操作在这里也是一个问题。首先，accept() 是一个阻塞操作，当 accept() 返回的时候，代表有一个连接可以使用了，我们这里是马上就新建线程来处理这个 SocketChannel 了，但是，但是这里不代表对方就将数据传输过来了。所以，SocketChannel#read 方法将阻塞，等待数据，明显这个等待是不值得的。同理，write 方法也需要等待通道可写才能执行写入操作，这边的阻塞等待也是不值得的。

非阻塞 IO

说完了阻塞模式的使用及其缺点以后，我们这里就可以介绍非阻塞 IO 了。

非阻塞 IO 的核心在于使用一个 Selector 来管理多个通道，可以是 SocketChannel，也可以是 ServerSocketChannel，将各个通道注册到 Selector 上，指定监听的事件。