一、BIO的理解

      网络编程的基本模型是Client/Server模型，也就是两个进程之间进行相互通信，其中服务端提供位置信息（绑定的IP地址和监听端口），客户端通过连接操作向服务端监听的地址发送连接请求，通过三次握手建立连接，如果连接成功，双方就可以通过网络套接字(Socket)进行通信。在基于同步堵塞模式开发中，ServerSocket负责绑定Ip地址，启动监听端口。Socket负责发起连接操作。连接成功之后，双方通过输入和输出流进行同步堵塞式通信。

       Socket和ServerSocket类库位于java.net包中，serverSocket用于服务器端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Socket实例，操作这个实例，完成所需的会话，对于一个网络连接来说，套接字是平等的，不因为在服务器端或在客户端而产生不同的级别，不管是Socket还是ServerSocket它们的工作都是通过SocketImpl类及其子类完成的。

套接字之间链接过程分为四步：

（1）服务器监听

 服务器监听：是服务端套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络的状态

（2）客户端请求服务器

 客户端请求：是指由客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描述它要连接的服务器的套接字，指出服务器套接字的地址和端口号，然后就想服务器端套接字提出连接请求

（3）服务器确认

 服务器端连接确认，是指当服务器端套接字监听到或者说接受到客户端套接字的连接请求，他就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端套接字的描述发给客户端。

（4）客户端进行通信

客户端连接确认：一旦客户端确认了此描述，连接就建立好了，双方开始通信。而服务器端套接字继续处于监听状态，继续接受其他客户端套接字的连接请求

BIO 设计原理：

       服务器通过一个Acceptor线程负责监听客户端请求和为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理。典型的一请求一应答模式。若客户端数量增多，频繁地创建和销毁线程会给服务器打开很大的压力。后改良为用线程池的方式代替新增线程，被称为伪异步IO。服务器提供IP地址和监听的端口，客户端通过TCP的三次握手与服务器连接，连接成功后，双放才能通过套接字(Stock)通信。

小结：BIO模型中通过Socket和ServerSocket完成套接字通道的实现。阻塞，同步，建立连接耗时。该模型最大的问题就是缺乏弹性伸缩能力，当客户端并发访问量增加后，服务端的线程个数和客户端并发访问数呈1:1的正比关系，Java中的线程也是比较宝贵的系统资源，线程数量快速膨胀后，系统的性能将急剧下降，随着访问量的继续增大，系统最终就死-掉-了。

二、NIO的理解

与Socket类和ServerSocket类相对应，NIO也提供了SocketChannel和ServerSocketChannel两种不同的套接字通道实现。这两种新增的通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用非常简单，但是性能和可靠性都不好，非阻塞模式则正好相反。幵发人员一般可以根据自己的需要来选择合适的模式，一般来说，低负载、低并发的应用程序可以选择同步阻塞I/O以降低编程父杂度，但是对于高负载、高并发的网络络应用，需要使用NIO的非堵塞模式迸行幵发。

NIO 全称New IO，也叫Non-Block IO 是一种非阻塞同步的通信模式。

NIO的本质就是避免原始的TCP建立连接使用3次握手的操作，减少连接的开销.

NIO 设计原理

     NIO 相对于BIO来说一大进步。客户端和服务器之间通过Channel通信。NIO可以在Channel进行读写操作。这些Channel都会被注册在Selector多路复用器上。Selector通过一个线程不停的轮询这些Channel。找出已经准备就绪的Channel执行IO操作。NIO 通过一个线程轮询，实现千万个客户端的请求，这就是非阻塞NIO的特点。

NIO几个新概念:

Buffer是一个对象，它包含一些要写入或者要读取的数据。在NIO类库中加入Buffer对象，体现了新库与原IO的一个重要的区别。在面向流的IO中，可以将数据直接写入或读取到Stream对象中。在NIO库中，所有的数据都是用缓冲区处理的（读写）。缓冲区实质上是一个数组，通常它是一个字节数组（ByteBuffer），也可以使用其他类型的数组，这个数组为缓冲区提供了数据的访问读写等操作属性，如位置，容量，上限等概念，参考API文档。Buffer类型：我们最常用的就是ByteBuffer，实际上每一种java基本类型都对应了一种缓冲区（除了Boolean类型）

ByteBuffer，CharBuffer，ShortBuffer，IntBuffer，LongBUffer，FloatBuffer，DoubleBUffer

通道（Channel），它就像自来水管道一样，网络数据通过Channel读取和写入，通道与流不同之处在于通道是双向的，而流只是一个方向上移动（一个流必须是inputStream或者outputStream的子类），而通道可以用于读，写或者二者同时进行，最关键的是可以与多路复用器结合起来，有多种的状态位，方便多路复用器去识别。事实上通道分为两大类，一类是网络读写的（SelectableChannel），一类是用于文件操作的（FileChannel），我们使用的SocketChannel和ServerSockerChannel都是SelectableChannel的子类

多路复用器（seletor），他是NIO编程的基础，非常重要，多路复用器提供选择已经就绪的任务的能力。简单说，就是Selector会不断地轮询注册在其上的通道（Channel），如果某个通道发生了读写操作，这个通道就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以取得就绪的Channel集合，从而进行后续的IO操作。

Selector线程就类似一个管理者（Master）,管理了成千上万个管道，然后轮询哪个管道的数据已经准备好，通知CPU执行IO的读取或写入操作。

Selector模式：当IO事件（管理）注册到选择器以后，selector会分配给每个管道一个key值，相当于标签。selector选择器是以轮询的方式进行查找注册的所有IO事件（管道）当我们的IO事件（管道）准备就绪后，select就会识别，会通过key值来找到相应的管道，进行相关的数据处理操作（从管道里读或写数据，写道我们的数据缓冲区中）。

每个管道都会对选择器进行注册不同的事件状态，以便选择器查找。

SelectionKey.OP_CONNECT          连接状态

SelectionKey.OP_ACCEPT            阻塞状态

SelectionKey.OP_READ              可读状态

SelectionKey.OP_WRITE             可写状态

三、AIO理解

AIO编程，在NIO基础之上引入了异步通道的概念。并提供异步文件和异步套接字通道的实现，从而在真正意义上实现了异步非阻塞，之前我们学过的NIO只是非阻塞而非异步。而AIO它不需要通过多路复用器对注册的通道的进行轮训操作即可实现异步读写，从而简化了NIO编程模型。也可以称为NIO2.0，这种模式才是真正的属于异步非阻塞的模型。

在此种模式下，用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回，等IO操作真正的完成以后，应用程序会得到IO操作完成的通知，此时用户进程只需要对数据进行处理就好了，不需要进行实际的IO读写操作，因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。

AIO的特点

• 读完了再通知我

• 不会加快IO，只是在读完后进行通知

• 使用回调函数，进行业务处理

参考文章:

https://blog.csdn.net/huangwenyi1010/article/details/75577091