1.Java IO模型常见面试题
2.Netty原理-从NIO开始
3.java IO、NIO、AIO详解
4.I/O 简要分析
5.面试官:bio、nio、aio是什么,他们有什么区别?
6.快速掌握java中的IO与NIO面试题

Java IO模型常见面试题

       在Java编程中，I/O模型是广西直播源码探讨系统如何处理应用程序与外部设备交互的核心话题。面试时，你可能会被问及同步阻塞、同步非阻塞、I/O多路复用和异步I/O这几种模型。首先，让我们来看看BIO模型，它是同步阻塞的典型代表，应用程序在发起IO操作时会阻塞，直到操作完成。这在连接较少时效率尚可，但当连接增多，会导致资源浪费。

       NIO（Non-Blocking I/O）则提供了改进。早期实现方式采用轮询机制，可能导致无效遍历，但JDK1.4之后的NIO引入了多路复用器selector，实现了I/O多路复用，提高了效率。NIO引入了事件和回调机制，数据操作在后台进行，无需阻塞主线程，通过缓冲区管理实现高效数据处理。

       AIO（Asynchronous I/O）是异步I/O的典范，它利用事件驱动和回调，使得I/O操作在后台进行，程序在操作发起后可以继续执行其他任务。这显著提高了并发处理能力，特别是对于大量并发连接的场景。

       总结来说，Java中的I/O模型包括BIO、NIO（第一种和第二种实现方式）和AIO，它们在处理I/O操作时各有优缺点，理解并选择适合的模型对于优化程序性能至关重要。在面试中，你应该熟悉它们的工作原理、优缺点以及在实际项目中的应用。

Netty原理-从NIO开始

       Netty是基于NIO的异步通信框架（曾经引入过AIO，后来放弃），故要说Netty原理我们要先从NIO开始。

        NIO 是JAVA在JDK4中引入的同步非阻塞通信模型，在NIO出现之前（JDK4之前）市场上只有一个BIO模型顾名思义BLOCKING IO （同步阻塞通信模型）

        BIO（BLOCKING I/O）：

        BIO 为一个连接 一个线程的模式，当有连接时服务器会开启一个线程来处理请求

        若此请求啥都不想干此时线程会怎么样？

        此线程会进入阻塞模式（BLOCKING）！---啥也不干，干等着zzZZ~

        这种一连接，一线程的模式会造成服务器资源不必要的开销并且在大量连接访问时 服务器会发生什么？车道（线程）不足，车太多--我堵车了

        由此就出现了NIO

        ↓

        NIO（new/NONBLOCKING I/O）:

        NIO为同步非阻塞通信模型，Select（多路复用器）为此模型的核心，实现了多个连接一个线程

        当有客户端连接请求时 此连接请求会被注册至select上，当select检测到此连接有I/O请求时才会打开一个线程去对此I/O请求进行处理-----单线程模型

        这个时候有人问了：这么多操作都在一个线程里，线程忙不过来怎么办？

        此时 由于网络请求、I/O读写、业务操作都在一个线程下，会导致在高并发的情况下存在性能瓶颈 于是乎有人就提出来 将业务操作丢到另一个线程怎么样？

        于是出现了第三种reactor模型-使用线程池进行操作网络请求、IO在一个线程，业务操作在另个一个线程 的业务分离----线程池模型

        从此图中可以看出此时 模型中使用一个线程池来进行网络请求、IO读取

        当读取完成后将业务操作绑定在线程池中另外的线程上-------网络IO与业务操作可以同步进行了！一切都完美了起来！

        但是！事情还没完！！这个时候又有人提出问题：在高并发的时候咋办？会不会有性能瓶颈

        因为网络IO是非常消耗CPU的，当网络请求与网络IO在同个线程中时，造CK的情况下单个线程并不足以支撑起所有的IO操作！因此也形成了在高并发状态下的性能瓶颈

        于是大佬们就想着，如果把IO拆出来让单个线程池去接收网络请求，用另一个线程池来进行IO与业务操作会不会更好

        于是第四种Reactor模型应运而生--主从Reactor多线程模型

        此模型中 mainReactor只用于接收网络请求，而subReactor中为一个线程池，线程池中每个线程上绑定一个select

        当mainReactor接收到请求时（一个描述符） 系统会生成一个新的描述符代表此连接生效，此时mainReactor会将新的描述符通过一个算法在线程池中选定一个线程 将此描述符绑定至此线程池上的select上，由此线程来对请求进行I/O 与业务操作

        从此百万连接高并发不是问题

        写到这 我们是不是想起了Netty的启动过程

        1、声明两个EventLoopGroup一个为boss（mainReactor）一个为worker（subReactor）

        EventLoopGroup（线程池）初始化的时候会生成（懒加载）指定数量的EventLoop（线程）若无指定 则会生成CPU数X2的线程

        2、声明一个启动辅助类Bootstrap并将EventLoopGroup注册到启动辅助类BootStrap上(bootStrap.group)

        接着再给bootstrap指定channel模型等属性，再添加上业务流水线（channelpipeline）并且在pipeline中添加上业务操作handler，（通过channelpipeline可以对传入数据为所欲为）

        3、绑定端口

        Netty启动完成

        这时候可能有人会问了：这和你上面说的reactor？NIO有啥关系？

        这个时候我们要这么看

        ↓

        若我们将boss与worker线程池设置为相同的一个线程池，那么会发生什么事？

        此时关注一下第三个Reactor模型时就会发现 当BOSS=WORKER时候 netty实现的就是第三种Reactor模型 使用线程池模型

        而当boss不等于worker的时候使用的就是第四种 主从多线程模型

        Netty就是基于Reactor模型来对NIO进行了易用化封装，从Netty源码中就可以看出来其实底层还都是NIO的接口

        此次处为自己读源码之后的理解 如有误请指正

        感恩

        反手拿下第一个赞

java IO、源码探花下载NIO、AIO详解

       在Java的学习过程中，我们首先需要理解几个关键概念：同步和异步的概念，以及阻塞与非阻塞的概念。同步意味着用户线程发起I/O请求后需要等待内核I/O操作完成才能继续执行，而异步则是用户线程在发起请求后仍可继续执行，内核I/O操作完成时会通知用户线程或调用其注册的回调函数。阻塞是指在发起I/O操作后线程需要等待操作完成，而非阻塞则是在发起后立即返回操作状态，无需等待完成。

       Java的IO流基于java.io包实现，提供如File、输入输出流等基础功能，其特点是同步、阻塞的交互方式。虽然简单直观，但IO效率和扩展性受限，易成为性能瓶颈。同时，java.net中的Socket、ServerSocket、HttpURLConnection等API也被认为属于同步阻塞IO类库。

       为解决上述问题，Java引入了NIO框架（java.nio包），在Java 1.4中首次出现，提供了Channel、Selector、Buffer等新抽象，允许构建多路复用、同步非阻塞IO程序。此框架提供了更接近操作系统底层的高性能数据操作方式。随着Java 7的NIO 2版本（也称为AIO），引入了异步非阻塞IO方式，即异步IO操作基于事件和回调机制，应用操作直接返回，后台处理完成后系统会通知相应线程进行后续工作。

       NIO的核心组成部分包括Channel（通道）、Buffer（缓冲区）和Selector（选择器）。Channel用于读取和写入数据，类似于流，但通过Buffer处理数据，同时可双向操作，由反码求源码更好地反映操作系统真实情况。Buffer作为数据处理的中转池，用于存储从通道读取或准备写入通道的数据。使用Buffer读写数据通常包括写入数据、翻转缓冲区、从缓冲区读取数据以及清除或压缩缓冲区等步骤。

       Selector是一个管理多个Channel的高效工具，允许通过一个线程处理大量并发连接，显著减少线程切换开销。创建和使用Selector涉及创建对象、注册Channel、访问准备就绪事件集合以及处理就绪的Channel等步骤。Selector的使用提高了线程的利用率和应用的扩展性。

       当谈到异步IO（AIO），它在NIO的基础上更进一步，不依赖于IO操作准备好时的通知，而是当IO操作完成后主动通知应用，从而实现真正的非阻塞操作。AIO简化了IO编程，使操作更直接，无需等待操作准备，系统会在操作完成后调用预设的回调函数。在Java 1.7中，NIO 2版本引入了AIO，提供了AsynchronousServerSocketChannel和AsynchronousSocketChannel等异步通道，以及CompletionHandler接口来处理异步事件。

       总结，Java IO流通过同步阻塞方式实现基础数据传输，NIO通过引入Channel、Buffer和Selector提供更高效、扩展性更强的IO处理方式，而AIO则进一步简化编程模型，提供非阻塞、异步的IO操作，显著提高了应用性能和可扩展性。

I/O 简要分析

       本文将从文件IO、网络IO和Java IO接口三个方面来分析IO操作。

       一、文件IO

       一般情况下，我们通过调用read/write接口来进行IO操作，这种操作被称为标准IO，其会先经过页面缓存提高性能。DIY自助网站源码直接IO则会直接作用到磁盘，优点是减少数据拷贝和系统调用消耗，降低CPU使用率和内存占用。还有一种mmap方法，即将文件或对象映射到进程地址空间，减少一次数据拷贝和系统调用。

       二、网络IO

       网络IO由Linux内核统一处理，包括socket读写、数据准备和数据复制两个阶段。网络IO模型包括同步阻塞、同步非阻塞、多路复用、信号驱动和异步IO。同步阻塞IO导致进程阻塞直到数据准备好。同步非阻塞IO则允许进程在等待数据时执行其他操作。多路复用IO则允许同时监听多个连接。信号驱动IO允许在数据准备时发送信号，而异步IO允许在调用后直接获得结果。

       三、Java IO接口

       Java IO接口包括BIO（同步阻塞IO）、NIO（同步非阻塞IO）、AIO（异步非阻塞IO）和Okio。BIO使用InputStream/OutputStream进行IO操作，NIO基于多路复用原理，使用channel、selector和Buffer处理多个连接。AIO在NIO基础上实现数据准备和拷贝的异步操作。Okio是Java IO的封装和优化，提供Sink、Source、TimeOut和Segment等核心类简化IO操作。

       总的来说，通过文件IO、网络IO和Java IO接口的不同模型，我们可以实现高效且灵活的IO操作。不同场景下选择合适的IO模型能够显著提高程序性能和效率。对于Okio的具体使用和详细架构，读者可以进一步探索其源码以深入了解。

面试官:bio、nio、aio是Window系统源码编译什么,他们有什么区别?

       Java I/O发展史

       Java IO（Input/Output）是Java语言中用于读写数据的API，它提供了一系列类和接口，用于读取和写入各种类型的数据。随着Java的发展，IO操作也经历了从传统的阻塞式到非阻塞式、再到异步模式的演进，以适应不同的应用场景和性能需求。

       以下是三者之间的区别：

       Java IO2.1 简介

       在Java编程中，IO（Input/Output）操作是非常常见的操作，它涉及到文件读写、网络通信等方面。Java提供了各种类来支持这些操作。本文将从IO的基础知识讲起，逐步深入，介绍Java IO的各个方面。

       基础概念

       输入流和输出流是两个重要的抽象类，输入流表示输入数据的来源，可以是文件、网络连接、管道等；输出流表示输出数据的去向，可以是文件、网络连接、管道等。输入流和输出流的使用方式是相似的，都是通过创建流对象，然后使用相应的方法接口进行读写操作。

       字节流和字符流

       Java中的IO操作还可以分为字节流和字符流两种。字节流以字节（byte）为单位进行操作，适用于处理二进制数据，例如图像、音频等；而字符流以字符（char）为单位进行操作，适用于处理文本数据，例如文本文件等。Java中，字节流主要由InputStream和OutputStream类以及其子类实现，而字符流主要由Reader和Writer类以及其子类实现。

       缓冲流

       在进行IO操作时，我们可能需要经常进行读写操作，而频繁的读写可能会导致性能问题。为了解决这个问题，Java提供了缓冲流（Buffered Stream）来提高IO操作的效率。缓冲流可以通过内部缓存区域来减少对底层资源的访问次数，从而提高数据读写的效率。

       Java IO的使用

       文件读写是开发中最常见的操作之一。下面是一个读取文件内容并输出的示例：

       在这个示例中，我们使用了FileInputStream、InputStreamReader和BufferedReader等类来完成文件的读取。首先，我们通过FileInputStream类创建了一个输入流对象，并指定了要读取的文件名称；然后通过InputStreamReader将字节流转换为字符流，再通过BufferedReader实现按行读取文本内容。

       类似地，在Java中进行文件写操作也非常简单，下面是一个写入文件的示例：

       在这个示例中，我们使用了FileOutputStream、OutputStreamWriter和BufferedWriter等类来完成文件的写入。首先，我们通过FileOutputStream类创建了一个输出流对象，并指定了要写入的文件名称；然后通过OutputStreamWriter将字节流转换为字符流，再通过BufferedWriter实现按行写入文本内容。

       Java NIO3.1 简介

       Java NIO（New IO）是Java SE 1.4引入的一个新的IO API，它提供了比传统IO更高效、更灵活的IO操作。与传统IO相比，Java NIO的优势在于它支持非阻塞IO和选择器（Selector）等特性，能够更好地支持高并发、高吞吐量的应用场景。本文将从NIO的基础知识讲起，逐步深入，介绍Java NIO的各个方面。

       核心概念

       选择器是Java NIO中的一个重要组件，它可以用于同时监控多个通道的读写事件，并在有事件发生时立即做出响应。选择器可以实现单线程监听多个通道的效果，从而提高系统吞吐量和运行效率。

       通道是一个用于读写数据的对象，类似于Java IO中的流（Stream）。与流不同的是，通道可以进行非阻塞式的读写操作，并且可以同时进行读写操作。通道分为两种类型：FileChannel和SocketChannel，分别用于文件和网络通信。

       缓冲区是一段连续的内存块，可以保存需要读写的数据。缓冲区对象包含了一些状态变量，例如容量（capacity）、限制（limit）、位置（position）等，用于控制数据的读写。

       Java NIO的使用

       缓冲区操作主要包括数据读取和数据写入两种操作。下面是一个简单的缓冲区读取示例：

       在这个示例中，我们使用了FileChannel类和ByteBuffer类来完成文件的读取。首先，我们通过FileInputStream类创建了一个输入流对象，然后通过getChannel()方法获取到对应的通道对象；接着，我们创建了一个容量为字节的ByteBuffer对象，并调用read()方法从通道中读取数据，将读取到的数据保存在缓冲区中。读取完成后，我们通过flip()方法将缓冲区切换为读模式，并使用hasRemaining()和get()方法逐个读取数据；最后通过clear()方法清空缓冲区，准备进行下一轮读取。

       Java NIO中的缓冲区写操作也非常类似，下面是一个简单的缓冲区写入示例：

       在这个示例中，我们使用了FileChannel类和ByteBuffer类来完成文件的写入。首先，我们通过ByteBuffer.wrap()方法将字符串转换为ByteBuffer对象；然后，我们通过FileOutputStream类创建了一个输出流对象，再通过getChannel()方法获取到对应的通道对象；接着，我们调用write()方法将缓冲区中的数据写入通道中，完成文件写入操作。

       Java AIO4.1 Java AIO的原理

       Java AIO（Asynchronous IO）采用异步IO方式进行数据读写操作，与Java NIO不同，它不需要通过轮询方式去检查数据是否准备好，而是由操作系统完成。当数据准备好后，操作系统会通知应用程序，并在回调函数中进行处理。

       AIO使用了三个核心组件：AsynchronousChannel、CompletionHandler和 AsynchronousServerSocketChannel。其中，AsynchronousChannel是读/写数据的通道，CompletionHandler是I/O操作完成时的回调方法，AsynchronousServerSocketChannel是异步服务器端套接字通道，用于监听客户端的连接请求。

       当数据准备好后，操作系统将通知应用程序，并在回调函数中执行I/O操作完成时的回调方法。这样就避免了线程阻塞等待I/O操作完成的情况，从而提高了程序的效率和并发处理能力。

       Java AIO的特点

       Java AIO适用于需要大量并发连接，但每个连接却很少有数据交互的场景，例如基于消息的应用程序、远程过程调用（RPC）等。在这些应用场景中，AIO可以大幅度提高程序的性能和并发处理能力，从而满足用户对高吞吐量和低延迟的要求。

       Java AIO也可以用于开发高性能的网络服务器，例如聊天室服务器、在线游戏服务器等。由于AIO支持异步读取输入流和输出流，因此可以同时处理多个客户端请求，有效地提高了服务器的并发处理能力。

       总结

       Java AIO作为一种高性能、高并发的IO模型，具备很多优点，但也存在着一些缺点，如对小负载的连接，AIO的开销可能会导致性能下降。因此，在实际应用中，需要权衡各种因素，根据实际需求进行评估和选择。

       相关面试题

       面试官:bio、nio、aio是什么,他们有什么区别?

       1、什么是Java IO和NIO？ Java IO（Input/Output）是Java中传统的输入输出操作，使用字节流和字符流进行数据传输。 Java NIO（New Input/Output）是Java 1.4引入的新的输入输出API，它更加高效地处理数据。

       2、什么是阻塞和非阻塞IO？ 阻塞IO（Blocking IO）在进行IO操作时会一直等待，直到IO完成，期间无法进行其他操作。 非阻塞IO（Non-blocking IO）在进行IO操作时不会一直等待，而是立即返回结果，如果IO还没有完全完成，则可以继续做其他事情。

       3、什么是缓冲区？有哪些类型的缓冲区？ 缓冲区是一个用于存储数据的数组，在进行IO操作时需要通过缓冲区来进行读写数据。 Java的缓冲区分为字节缓冲区（ByteBuffer、CharBuffer、ShortBuffer等）和直接缓冲区（DirectByteBuffer、DirectCharBuffer、DirectShortBuffer等）。

       4、什么是通道（Channel）？ 通道是NIO中用于进行数据传输的对象，它可以连接到源或目标节点，用于读取和写入数据。

       5、什么是选择器（Selector）？ 选择器是NIO中的一个对象，它可以通过轮询注册在其上的通道来检查它们是否有事件发生（如可读、可写等），从而避免了阻塞式IO中需要等待IO完成的问题。

       6、Java IO和NIO之间有什么区别？ Java IO基于流的方式进行数据传输，而NIO基于缓冲区和通道进行数据传输。 Java IO是阻塞式的，而NIO可以采用阻塞或非阻塞模式。 Java IO对线程使用较多，每个IO操作都需要创建一个线程，而NIO可以使用单个线程处理多个IO操作。

       7、什么是文件通道（FileChannel）？ 文件通道是NIO中用于读取和写入文件的通道，它支持随机访问和内存映射文件等高级功能。

       8、Java IO和NIO哪个更快？ 在大量小数据量的情况下，Java IO可能更快，因为它可以通过缓冲区一次性读取所有数据。 在大量大块数据的情况下，NIO可能更快，因为它可以使用零拷贝技术直接将数据从磁盘读入内存，减少了数据复制的开销。

快速掌握java中的IO与NIO面试题

       本文主要针对Java后端程序员面试中常见的IO与NIO问题进行概述。IO和NIO是Java编程的基础知识点，面试时常常被考察，体现程序员的基础扎实程度和实战应用理解。

       1. IO流简介

       Java的IO流分为字节流和字符流，按流向可分为输入流和输出流，按角色有节点流和处理流。节点流直接操作数据，处理流则在现有流上提供增强功能。IO流体系结构复杂，由多个类组成，大部分源自4个抽象基类，通过后缀区分子类类型。

       2. Java IO原理

       I/O技术关乎数据在设备间的传输，Java通过流(stream)进行操作。输入流读取数据到内存，输出流将内存数据输出到存储设备，如文件或网络。

       3. BIO、NIO、AIO对比

       BIO是同步阻塞，NIO为同步非阻塞，AIO为异步非阻塞。BIO效率低，NIO通过多路复用减少资源占用，AIO则通过事件驱动避免阻塞，但处理大数据可能影响性能。

       4. 阻塞与非阻塞IO模型

       阻塞IO可能导致用户线程阻塞，非阻塞IO则不会，但需要频繁查询数据就绪。多路复用IO通过一个线程管理多个连接，效率更高，但处理大数据可能导致性能问题。

       5. NIO核心与应用

       NIO以Channel、Buffer和Selector为核心，Channel是双向操作的基础，Buffer存储数据便于处理，Selector实现多通道事件监听，优化了单线程资源管理。