AIO模型介绍

AIO（Asynchronous I/O）异步非阻塞模型，在javajdk.17版本开始支持AIO，AIO模型需要操作系统的支持。
AIO最大的特性是异步能力，对socket和I/O起作用。
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异步IO模型类似的
与NIO模型不同，读写操作为例，只需直接调用read和write的API即可，这方法都是异步的。
对于读操作:当有流可读是，系统会将可读的流传入到read方法的缓冲区，并通知应用程序。
读写都是异步的，完成之后会主动调用回调函数。

在JDK 1.7中，nio.2,主要在java.nio.channels包下新增了四个异步通道AsynchronousSocketChannel:异步操作TCP通道，主要连接AsynchronousServerSocketChannel，一般在客户端实现。
AsynchronousServerSocketChannel：异步操作TCP通道，主要接收客户端的连接，一般在服务端实现。
AsynchronousFileChannel：操作文件的。
AsynchronousDatagramChanel：异步操作UDP的通道。

AsynchronousServerSocketChannel：AIO中网络通信服务端的socket

AIO中实现方法，以accept方法为例
由于异步IO实际IO操作是交给操作系统来做，应用程序只负责同志操作系统进行IO和接口操作系统IO完成的通知，所以异步的accept的方法调用是不会阻塞的。

异步IO中有两种实现方式：

1、future方法

Future accept();

提交一个IO操作请求(Accept/read/write),返回future，就可以对future进行检车，future.get()方法，future方法会让用户程序阻塞直至操作正常完成，使用future方法比较简单，但是future.get()是同步的，使用该方式恒荣进入到同步的编程模式，这种让是会是AIO的异步操作成为摆设。

2、callback回调方式

void accept(A attachment, CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel,? super A> handler)

开始接收客户端的连接，连接成功或者失败都是触发CompletionHandler对象的响应方法，
CompletionHandler接口提供了两个方法：
void completed(V result, A attachment);当IO完成时触发该方法，该方法的第一个参数代表IO操作的返回的对象，第二个参数代表发起IO操作时传入的附加参数
void failed(Throwable exc, A attachment);当IO失败是触发的该方法，第一个参数表示IO操作失败引引起的异常或者是错误。

即提交一个IO操作请求(Accept/read/write)，指定一个CompletionHandler，当异步IO操作完成时，发送一个通知，这个时候CompletionHandler对象的completed或者failed方法将会被调用。

AIO的实现需要充分调用操作系统参数，IO需要操作系统的支持，并发也同样需要操作系统的支持，所以性能方面不同的操作系统差异会比较明显。

AIO 的回调方式编程

/*** desc:AIO服务端代码* @user:西财彭于晏* @date:2021/9/22*/public class Server {public static void main(String[] args) {try {//创建服务端通道AsynchronousServerSocketChannel asynchronousServerSocketChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open();//绑定端口asynchronousServerSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(6666));System.out.println("服务端启动");//接收客户端连接 accept 接收操作是异步操作asynchronousServerSocketChannel.accept(null, new AcceptComplationHandler(asynchronousServerSocketChannel));//BIO accept操作返回Socket实例  Socket socket= serversocket.accept();//AIO accept操作返回AsynchronousSocketChannel//accept是异步操作，防止当前程序直接执行结束//方法1：while(true)+sleepwhile (true) {try {Thread.sleep(1000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}}
}/*** desc:接收连接accept的回调* //BIO accept操作返回Socket实例  Socket socket= serversocket.accept();* //AIO accept操作返回AsynchronousSocketChannel* @user:西财彭于晏* @date:2021/9/22*/public class AcceptComplationHandler implements CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel,Object> {private AsynchronousServerSocketChannel channel;public AcceptComplationHandler(AsynchronousServerSocketChannel channel) {this.channel = channel;}@Overridepublic void completed(AsynchronousSocketChannel result, Object attachment) {System.out.println("有新客户的连接");//完成accept连接IO操作//读写操作，需要使用Buffer，和NIO比较，当前AIO称之为NIO.2//创建新的bufferByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);//读客户端数据，读操作是异步操作,需要实现CompletionHandler对象/*** <A> void read(ByteBuffer dst,A attachment,CompletionHandler<Integer,? super A> handler);* 读操作异步方式方法解读* 第一个参数：dst  数据读取的目的地* 第二个参数：attachment  给读回调传递的额外信息* 第三个参数：CompletionHandler 当读数据完成后CompletionHandler对象*/result.read(byteBuffer,byteBuffer,new ReadCompletionHandler(result));//再次接收其他的客户端连接的channel.accept(null,new AcceptComplationHandler(channel));}@Overridepublic void failed(Throwable exc, Object attachment) {}
}/*** desc:AIo的读操作的回调* 读操作的结果为读取的数据的个数* @user:西财彭于晏* @date:2021/9/22*/public class ReadCompletionHandler implements CompletionHandler<Integer,ByteBuffer> {//用户接受或者发送操作的channelprivate AsynchronousSocketChannel asynchronousSocketChannel;public ReadCompletionHandler(AsynchronousSocketChannel channel) {this.asynchronousSocketChannel = channel;}@Overridepublic void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {//读数据完成后//数据已经完成并写入到ByteBuffer类型的变量resultattachment.flip();byte[] bytes = new byte[attachment.remaining()];attachment.get(bytes);String msg = null;try {msg = new String(bytes,"UTF-8");} catch (UnsupportedEncodingException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("服务端接收数据："+msg);attachment.clear();//重复接收消息,再次调用异步读操作this.asynchronousSocketChannel.read(attachment,attachment,new ReadCompletionHandler(this.asynchronousSocketChannel));}@Overridepublic void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {}
}

  //创建异步通道实例AsynchronousSocketChannel asynchronousSocketChannel = AsynchronousSocketChannel.open();//连接服务端，异步方式asynchronousSocketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1",6666),asynchronousSocketChannel,new ConnetionComplateHandler());ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);//写操作Scanner scanner = new Scanner(System.in);while (scanner.hasNext()) {String msg = scanner.nextLine();if (msg != null && !"".equals(msg.trim())) {byteBuffer.put(msg.getBytes());byteBuffer.flip();asynchronousSocketChannel.write(byteBuffer);byteBuffer.clear();}}} catch (IOException e) {e.printStackTrace();}public class ConnetionComplateHandler implements CompletionHandler<Void,AsynchronousSocketChannel> {@Overridepublic void completed(Void result, AsynchronousSocketChannel attachment) {//连接服务端成功System.out.println("连接服务端成功");}@Overridepublic void failed(Throwable exc, AsynchronousSocketChannel attachment) {}
}

BIO、NIO、AIO的比较

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1、释义

BIO：同步阻塞IO模型

在JDK1.4之前网络通信使用的都是BIO模型，BIO模型中accept()、read()、write()、Connection()都会阻塞，BIO要同时支处理多个客户端的连接，就必须使用多线程，即每次accept阻塞等待客户端连接对象socket，为每一个socket创建一个线程。
采用多线程范式使得BIO具备了高并发能力，即同时处理多客户端连接请求，但带来新问题，随着开启线程数量增多，会消耗过多的内存资源，导致服务器变慢甚至崩溃。

NIO：同步非阻塞IO模型

采用了事件驱动的思想实现了一个多路复用器，由复用器来同时监听多个事件是否准备就绪。
一个selector复用器同时可以监听多个客户端的连接及IO操作，一个selector复用器只需要一个线程处理即可，即NIO能实现一个线程来管理多个客户端连接，NIO主要处理的是有效的连接。

AIO：异步非阻塞IO模型

在JDK1.7之后提供了异步的相关通道实例，AIO提供的最大的特点是具备异步功能，需要借助操作系统，底层操作系统具有异步IO模型，
异步操作的实现是在对应的read/write/accept/connection等方法异步执行，完成后会主动调用回调函数，实现一个CompletionHandler对象。

应用场景

BIO：BIO方式适用于连接数量少且固定的场景，这种方式对服务器资源要求比较高， JDK1.4之前唯一的选择，程序直观简单易理解。
NIO：适用于连接数目多且业务比较轻，比如：聊天服务器 JDK1.4开始支持NIO。
AIO：适用于连接数目多且连接比较长(业务重操作)，需要操作系统充分参与并发操作 JDK1.7开始支持。

实现：
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