Java網路編程 -- AIO非同步網路編程

AIO中的A即Asynchronous，AIO即非同步IO。它是非同步非阻塞的，客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知伺服器應用去啟動線程進行處理，一般我們的業務處理邏輯會變成一個回調函數，等待IO操作完成後，由系統自動觸發。

在進行讀寫操作時，只需直接調用API的read/write方法即可。這兩種方法均為非同步的，對於讀操作而言，當有流可讀取時，操作系統會將可讀的流傳入read方法的緩衝區，並通知應用程式；對於寫操作而言，當操作系統將write方法傳遞的流寫入完畢時，操作系統主動通知應用程式。即可以理解為，read/write方法都是非同步的，完成後會主動調用回調函數。

AIO其實是對NIO的增強，新增了許多支持非同步的類如AsynchronousServerSocketChannel，AsynchronousChannel，AsynchronousChannelGroup，CompletionHandler等。

在Linux系統中AIO和NIO的底層實現都是epoll，epoll本身是輪詢模型，AIO只不過是對epoll又包了一層，而在windows系統中AIO是通過IOCP（完成埠）實現。而目前大多數的伺服器都是Linux系統，這也是Netty中使用NIO而非AIO的一個原因，在實際使用中由於操作系統的差異，AIO的性能有時並沒有NIO高效，因此AIO的使用並沒有很廣泛。

AIO服務端代碼示例：

public class AIOServer {

  public static void main(String[] args) throws IOException {

    // 多線程版本
    //    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    //    AsynchronousChannelGroup channelGroup =
    //        AsynchronousChannelGroup.withCachedThreadPool(executorService, 1);
    //      AsynchronousServerSocketChannel serverSocketChannel =
    //              AsynchronousServerSocketChannel.open(channelGroup).bind(new
    // InetSocketAddress(8080));

    // 單線程版本
    AsynchronousServerSocketChannel serverSocketChannel =
        AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(new InetSocketAddress(8080));

    serverSocketChannel.accept(
        null,
        new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Object>() {
          @Override
          public void completed(AsynchronousSocketChannel client, Object attachment) {
            serverSocketChannel.accept(null, this);
            try {
              System.out.println(client.getRemoteAddress());
              ByteBuffer byteBuffer = ByteBuffer.allocate(1024);
              client.read(
                  byteBuffer,
                  byteBuffer,
                  new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
                    @Override
                    public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
                      attachment.flip();
                      byte[] content = new byte[attachment.limit()];
                      attachment.get(content);
                      System.out.println(new String(content));
                      try {
                        System.out.println("Client: " + client.getRemoteAddress());
                      } catch (IOException e) {
                        e.printStackTrace();
                      }
                    }

                    @Override
                    public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
                      System.out.println("failed: " + exc.getMessage());
                    }
                  });

            } catch (Exception e) {
              e.printStackTrace();
            }
          }

          @Override
          public void failed(Throwable exc, Object attachment) {}
        });

    while (true) {
      try {
        Thread.sleep(1000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
    }
  }
}

AIO客戶端代碼示例：

public class AIOClient {

  public static void main(String[] args) throws Exception {
    AsynchronousSocketChannel socketChannel = AsynchronousSocketChannel.open();
    socketChannel.connect(new InetSocketAddress("127.0.0.1", 8080));
    Thread.sleep(1000);
    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.wrap("Hello Server".getBytes());
    socketChannel.write(buffer).get();
  }
}