轉載自??java中的AIO

簡介

jdk7中新增了一些與文件(網絡)I/O相關的一些api。這些API被稱為NIO.2，或稱為AIO(Asynchronous I/O)。AIO最大的一個特性就是異步能力，這種能力對socket與文件I/O都起作用。AIO其實是一種在讀寫操作結束之前允許進行其他操作的I/O處理。AIO是對JDK1.4中提出的同步非阻塞I/O(NIO)的進一步增強。

關于NIO,之前的一篇文章可以看看：java中的NIO

jdk7主要增加了三個新的異步通道:

• AsynchronousFileChannel: 用于文件異步讀寫；
• AsynchronousSocketChannel: 客戶端異步socket；
• AsynchronousServerSocketChannel: 服務器異步socket。

因為AIO的實施需充分調用OS參與，IO需要操作系統支持、并發也同樣需要操作系統的支持，所以性能方面不同操作系統差異會比較明顯。

前提概念

在具體看AIO之前，我們需要知道一些必要的前提概念。

Unix中的I/O模型

Unix定義了五種I/O模型

• 阻塞I/O
• 非阻塞I/O
• I/O復用（select、poll、linux 2.6種改進的epoll）
• 信號驅動IO（SIGIO）
• 異步I/O（POSIX的aio_系列函數）

一個戲謔的例子：

如果你想吃一份宮保雞丁蓋飯：

• 同步阻塞：你到飯館點餐，然后在那等著，還要一邊喊：好了沒啊！
• 同步非阻塞：在飯館點完餐，就去遛狗了。不過溜一會兒，就回飯館喊一聲：好了沒啊！
• 異步阻塞：遛狗的時候，接到飯館電話，說飯做好了，讓您親自去拿。
• 異步非阻塞：飯館打電話說，我們知道您的位置，一會給你送過來，安心遛狗就可以了。

詳情參見文章末尾的他山之石-Unix下五種IO模型。

Reactor與Proactor

• 兩種IO多路復用方案:Reactor and Proactor。
• Reactor模式是基于同步I/O的，而Proactor模式是和異步I/O相關的。
• reactor：能收了你跟俺說一聲。proactor: 你給我收十個字節，收好了跟俺說一聲。

詳情參見文章末尾的他山之石-IO設計模式：Reactor和Proactor對比。

異步的處理

異步無非是通知系統做一件事情。然后忘掉它，自己做其他事情去了。很多時候系統做完某一件事情后需要一些后續的操作。怎么辦？這時候就是告訴異步調用如何做后續處理。通常有兩種方式：

• 將來式: 當你希望主線程發起異步調用，并輪詢等待結果的時候使用將來式;
• 回調式: 常說的異步回調就是它。

以文件讀取為例

將來式

將來式異步讀取

將來式用現有的Java.util.concurrent技術聲明一個Future,用來保存異步操作的處理結果。通常用Future get()方法（帶或不帶超時參數）在異步IO操作完成時獲取其結果。

AsynchronousFileChannel會關聯線程池，它的任務是接收IO處理事件，并分發給負責處理通道中IO操作結果的結果處理器。跟通道中發起的IO操作關聯的結果處理器確保是由線程池中的某個線程產生。

將來式例子：

???Path path = Paths.get("/data/code/github/java_practice/src/main/resources/1log4j.properties");AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(path);ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);Future<Integer> future = channel.read(buffer,0); // while (!future.isDone()){ // System.out.println("I'm idle"); // }Integer readNumber = future.get();buffer.flip();CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(1024);CharsetDecoder decoder = Charset.defaultCharset().newDecoder();decoder.decode(buffer,charBuffer,false);charBuffer.flip();String data = new String(charBuffer.array(),0, charBuffer.limit());System.out.println("read number:" + readNumber);System.out.println(data);

回調式

回調式異步讀取

回調式所采用的事件處理技術類似于Swing UI編程采用的機制。基本思想是主線程會派一個偵查員CompletionHandler到獨立的線程中執行IO操作。這個偵查員將帶著IO的操作的結果返回到主線程中，這個結果會觸發它自己的completed或failed方法（要重寫這兩個方法）。在異步IO活動結束后，接口java.nio.channels.CompletionHandler會被調用，其中V是結果類型，A是提供結果的附著對象。此時必須已經有了該接口completed（V,A）和failed(V,A)方法的實現，你的程序才能知道異步IO操作成功或失敗時該如何處理。

回調式例子：

????Path path = Paths.get("/data/code/github/java_practice/src/main/resources/1log4j.properties");AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(path);ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);channel.read(buffer, 0, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {@Overridepublic void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " read success!");}@Overridepublic void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {System.out.println("read error");}});while (true){System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " sleep");Thread.sleep(1000);}

異步socket client操作

AsynchronousSocketChannel channel = AsynchronousSocketChannel.open();channel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",8888)).get();ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("中文,你好".getBytes());Future<Integer> future = channel.write(buffer);future.get();System.out.println("send ok");

異步socket server操作

final AsynchronousServerSocketChannel channel = AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(new InetSocketAddress("0.0.0.0",8888));channel.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Void>() {@Overridepublic void completed(final AsynchronousSocketChannel client, Void attachment) {channel.accept(null, this);ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);client.read(buffer, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {@Overridepublic void completed(Integer result_num, ByteBuffer attachment) {attachment.flip();CharBuffer charBuffer = CharBuffer.allocate(1024);CharsetDecoder decoder = Charset.defaultCharset().newDecoder();decoder.decode(attachment,charBuffer,false);charBuffer.flip();String data = new String(charBuffer.array(),0, charBuffer.limit());System.out.println("read data:" + data);try{client.close();}catch (Exception e){}}@Overridepublic void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {System.out.println("read error");}});}@Overridepublic void failed(Throwable exc, Void attachment) {System.out.println("accept error");}});while (true){Thread.sleep(1000);}

他山之石

• java中的NIO: http://www.jianshu.com/p/a33f741fe450
• Unix下五種IO模型:
  http://www.cnblogs.com/virusolf/p/4946975.html
• IO設計模式: Reactor和Proactor對比:
  https://segmentfault.com/a/1190000002715832
• proactor: http://www.laputan.org/pub/sag/proactor.pdf
• Java7中增加的新特性:
  http://wn398.github.io/2014/04/01/Java7%E4%B8%AD%E5%A2%9E%E5%8A%A0%E7%9A%84%E6%96%B0%E7%89%B9%E6%80%A7/
• 基于Java NIO2實現的異步非阻塞消息通信框架:
  http://codepub.cn/2016/02/26/Asynchronous-non-blocking-message-communication-framework-based-on-Java-NIO2/
• Java新一代網絡編程模型AIO原理及Linux系統AIO介紹:
  http://www.52im.net/thread-306-1-1.html
• java aio 編程: http://colobu.com/2014/11/13/java-aio-introduction/
• [高并發Java 八] NIO和AIO: https://my.oschina.net/hosee/blog/615269

總結

以上是生活随笔為你收集整理的java中的AIO的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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