1、引言关于Java网络编程中的同步IO和异步IO的区别及原理的文章非常的多，具体来说主要还是在讨论Java BIO和Java NIO这两者，而关于Java AIO的文章就少之又少了（即使用也只是介绍了一下概念和代码示例）。 在深入了解AIO之前，我注意到以下几个现象：
Java AIO的这些不合常理的现象难免会令人心存疑惑。所以决定写这篇文章时，我不想只是简单的把AIO的概念再复述一遍，而是要透过现象，深入分析、思考和并理解Java AIO的本质。 2、我们所理解的异步
public void create() {
//TODO
}public void build() {
executor.execute(() -> build());
}不管是用@Async注解，还是往线程池里提交任务，他们最终都是同一个结果，就是把要执行的任务，交给另外一个线程来执行。
这个时候，我们可以大致的认为，所谓的“异步”，就是用多线程的方式去并行执行任务。 3、Java BIO和NIO到底是同步还是异步？Java BIO和NIO到底是同步还是异步，我们先按照异步这个思路，做异步编程。 3.1BIO代码示例
InputStream in = socket.getInputStream();in.read(data);// 接收到数据，异步处理executor.execute(() -> handle(data));public void handle(byte [] data) {
// TODO
}如上：BIO在read()时，虽然线程阻塞了，但在收到数据时，可以异步启动一个线程去处理。
3.2NIO代码示例
Set<SelectionKey> keys = selector.selectedKeys();Iterator<SelectionKey> iterator = keys.iterator();while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey key = iterator.next();
if (key.isReadable()) {
SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel();
ByteBuffer byteBuffer = (ByteBuffer) key.attachment();
executor.execute(() -> {
try {
channel.read(byteBuffer);
handle(byteBuffer);
} catch (Exception e) {
}
});
}
}public static void handle(ByteBuffer buffer) {
// TODO
}同理：NIO虽然read()是非阻塞的，通过select()可以阻塞等待数据，在有数据可读的时候，异步启动一个线程，去读取数据和处理数据。
3.3产生的理解偏差此时我们信誓旦旦地说，Java的BIO和NIO是异步还是同步，取决你的心情，你高兴给它个多线程，它就是异步的。 但果真如此么？ 在翻阅了大量博客文章之后，基本一致的阐明了——BIO和NIO是同步的。 那问题点出在哪呢，是什么造成了我们理解上的偏差呢？ 那就是参考系的问题，以前学物理时，公交车上的乘客是运动还是静止，需要有参考系前提，如果以地面为参考，他是运动的，以公交车为参考，他是静止的。 Java IO也是一样，需要有个参考系，才能定义它是同步还是异步。 既然我们讨论的是关于Java IO是哪一种模式，那就是要针对IO读写操作这件事来理解，而其他的启动另外一个线程去处理数据，已经是脱离IO读写的范围了，不应该把他们扯进来。 3.4尝试定义异步所以以IO读写操作这事件作为参照，我们先尝试的这样定义，就是：发起IO读写的线程（调用read和write的线程），和实际操作IO读写的线程，如果是同一个线程，就称之为同步，否则是异步。 按上述定义：
按照这个思路，AIO应该是发起IO读写的线程，和实际收到数据的线程，可能不是同一个线程。 是不是这样呢？我们将在上一节直接上Java AIO的代码，我们从 实际代码中一窥究竟吧。 4、一个Java AIO的网络编程示例4.1AIO服务端程序代码public class AioServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " AioServer start");
AsynchronousServerSocketChannel serverChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open()
.bind(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
serverChannel.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Void>() {
@Override
public void completed(AsynchronousSocketChannel clientChannel, Void attachment) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " client is connected");
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
clientChannel.read(buffer, buffer, new ClientHandler());
}
@Override
public void failed(Throwable exc, Void attachment) {
System.out.println("accept fail");
}
});
System.in.read();
}
}public class ClientHandler implements CompletionHandler<Integer, ByteBuffer> {
@Override
public void completed(Integer result, ByteBuffer buffer) {
buffer.flip();
byte [] data = new byte[buffer.remaining()];
buffer.get(data);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " received:" + new String(data, StandardCharsets.UTF_8));
}
@Override
public void failed(Throwable exc, ByteBuffer buffer) {
}
}4.2AIO客户端程序
public static void main(String[] args) throws Exception {
AsynchronousSocketChannel channel = AsynchronousSocketChannel.open();
channel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
buffer.put("Java AIO".getBytes(StandardCharsets.UTF_8));
buffer.flip();
Thread.sleep(1000L);
channel.write(buffer);
}
}4.3异步的定义猜想结论文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-693438.html
在服务端运行结果里：
1）main线程发起serverChannel.accept的调用，添加了一个CompletionHandler监听回调，当有客户端连接过来时，Thread-5线程执行了accep的completed回调方法。 2）紧接着Thread-5又发起了clientChannel.read调用，也添加了个CompletionHandler监听回调，当收到数据时，是Thread-1的执行了read的completed回调方法。 这个结论和上面异步猜想一致：发起IO操作（例如accept、read、write）调用的线程，和最终完成这个操作的线程不是同一个，我们把这种IO模式称之AIO。 当然了，这样定义AIO只是为了方便我们理解，实际中对异步IO的定义可能更抽象一点。 5、 AIO示例引发思考1：“执行completed()方法的线程是谁创建、什么时候创建？”一般，这样的问题，需要从程序的入口的开始了解，但跟线程相关，其实是可以从线程栈的运行情况来定位线程是怎么运行。 只运行AIO服务端程序，客户端不运行，打印一下线程栈（备注：程序在Linux平台上运行，其他平台略有差异）。如下图所示。
分析线程栈，发现，程序启动了那么几个线程：
6、 AIO示例引发思考2：AIO注册事件监听和执行回调是如何实现的？
注：注册事件调用EPoll.ctl(...)函数，这个函数在最后的参数用于指定是一次性的，还是永久性。上面代码events | EPOLLONSHOT字面意思看来，是一次性的。 监听事件：
处理事件：
核心流程总结：
在分析完上面的代码流程后会发现：每一次IO读写都要经历的这三个事件是一次性的，也就是在处理事件完，本次流程就结束了，如果想继续下一次的IO读写，就得从头开始再来一遍。这样就会存在所谓的死亡回调（回调方法里再添加下一个回调方法），这对于编程的复杂度大大提高了。 7、 AIO示例引发思考3：监听回调的本质是什么？
7.1概述
7.2系统调用与函数调用
7.3用户态和内核态之间的通信
7.4用实际例子验证结论
定位到具体的代码上：可以看到“AWT-XAWT”正在做while循环，调用waitForEvents函数等待事件返回。如果没有事件，线程就一直阻塞在那边。如下图所示。
8、Java AIO的本质是什么？
8.1Java AIO的本质，就是只在用户态实现了异步
8.2Java AIO的其它真相
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到了这里，关于到底什么是Java AIO？为什么Netty会移除AIO？一文搞懂AIO的本质！的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容，请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章，希望大家以后多多支持TOY模板网！
