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1.BIO、NIO 和 AIO 的区别？

BIO：一个连接一个线程，客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理。线

程开销大。

伪异步 IO：将请求连接放入线程池，一对多，但线程还是很宝贵的资源。

NIO：一个请求一个线程，但客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用

器轮询到连接有 I/O 请求时才启动一个线程进行处理。

AIO：一个有效请求一个线程，客户端的 I/O 请求都是由 OS 先完成了再通知服务器应用去

启动线程进行处理，

BIO 是面向流的，NIO 是面向缓冲区的；BIO 的各种流是阻塞的。而 NIO 是非阻塞的；BIO

的 Stream 是单向的，而 NIO 的 channel 是双向的。

NIO 的特点：事件驱动模型、单线程处理多任务、非阻塞 I/O，I/O 读写不再阻塞，而是返

回 0、基于 block 的传输比基于流的传输更高效、更高级的 IO 函数 zero-copy、IO 多路复用

大大提高了 Java 网络应用的可伸缩性和实用性。基于 Reactor 线程模型。

在 Reactor 模式中，事件分发器等待某个事件或者可应用或个操作的状态发生，事件分发

器就把这个事件传给事先注册的事件处理函数或者回调函数，由后者来做实际的读写操

作。如在 Reactor 中实现读：注册读就绪事件和相应的事件处理器、事件分发器等待事

件、事件到来，激活分发器，分发器调用事件对应的处理器、事件处理器完成实际的读操

作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。

2.NIO 的组成？

Buffer：与 Channel 进行交互，数据是从 Channel 读入缓冲区，从缓冲区写入 Channel 中的

flip 方法：反转此缓冲区，将 position 给 limit，然后将 position 置为 0，其实就是切换读

写模式

clear 方法：清除此缓冲区，将 position 置为 0，把 capacity 的值给 limit。

rewind 方法：重绕此缓冲区，将 position 置为 0

DirectByteBuffer 可减少一次系统空间到用户空间的拷贝。但 Buffer 创建和销毁的成本更

高，不可控，通常会用内存池来提高性能。直接缓冲区主要分配给那些易受基础系统的本

机 I/O 操作影响的大型、持久的缓冲区。如果数据量比较小的中小应用情况下，可以考虑

使用 heapBuffer，由 JVM 进行管理。

Channel：表示 IO 源与目标打开的连接，是双向的，但不能直接访问数据，只能与 Buffer

进行交互。通过源码可知，FileChannel 的 read 方法和 write 方法都导致数据复制了两次！

Selector 可使一个单独的线程管理多个 Channel，open 方法可创建 Selector，register 方法向

多路复用器器注册通道，可以监听的事件类型：读、写、连接、accept。注册事件后会产

生一个 SelectionKey：它表示 SelectableChannel 和 Selector 之间的注册关系，wakeup 方

法：使尚未返回的第一个选择操作立即返回，唤醒的原因是：注册了新的 channel 或者事

件；channel 关闭，取消注册；优先级更高的事件触发（如定时器事件），希望及时处理。

Selector 在 Linux 的实现类是 EPollSelectorImpl，委托给 EPollArrayWrapper 实现，其中三个

native 方法是对 epoll 的封装，而 EPollSelectorImpl. implRegister 方法，通过调用 epoll_ctl

向 epoll 实例中注册事件，还将注册的文件描述符(fd)与 SelectionKey 的对应关系添加到

fdToKey 中，这个 map 维护了文件描述符与 SelectionKey 的映射。

fdToKey 有时会变得非常大，因为注册到 Selector 上的 Channel 非常多（百万连接）；过期

或失效的 Channel 没有及时关闭。fdToKey 总是串行读取的，而读取是在 select 方法中进行

的，该方法是非线程安全的。

Pipe：两个线程之间的单向数据连接，数据会被写到 sink 通道，从 source 通道读取

NIO 的服务端建立过程：Selector.open()：打开一个 Selector；ServerSocketChannel.open()：

创建服务端的 Channel；bind()：绑定到某个端口上。并配置非阻塞模式；register()：注册

Channel 和关注的事件到 Selector 上；select()轮询拿到已经就绪的事件

3.Netty 的特点？

一个高性能、异步事件驱动的 NIO 框架，它提供了对 TCP、UDP 和文件传输的支持

使用更高效的 socket 底层，对 epoll 空轮询引起的 cpu 占用飙升在内部进行了处理，避免

了直接使用 NIO 的陷阱，简化了 NIO 的处理方式。

采用多种 decoder/encoder 支持，对 TCP 粘包/分包进行自动化处理

可使用接受/处理线程池，提高连接效率，对重连、心跳检测的简单支持

可配置 IO 线程数、TCP 参数， TCP 接收和发送缓冲区使用直接内存代替堆内存，通过内存

池的方式循环利用 ByteBuf

通过引用计数器及时申请释放不再引用的对象，降低了 GC 频率

使用单线程串行化的方式，高效的 Reactor 线程模型

大量使用了 volitale、使用了 CAS 和原子类、线程安全类的使用、读写锁的使用

4.Netty 的线程模型？

Netty 通过 Reactor 模型基于多路复用器接收并处理用户请求，内部实现了两个线程池，

boss 线程池和 work 线程池，其中 boss 线程池的线程负责处理请求的 accept 事件，当接收

到 accept 事件的请求时，把对应的 socket 封装到一个 NioSocketChannel 中，并交给 work

线程池，其中 work 线程池负责请求的 read 和 write 事件，由对应的 Handler 处理。

单线程模型：所有 I/O 操作都由一个线程完成，即多路复用、事件分发和处理都是在一个

Reactor 线程上完成的。既要接收客户端的连接请求,向服务端发起连接，又要发送/读取请

求或应答/响应消息。一个 NIO 线程同时处理成百上千的链路，性能上无法支撑，速度

慢，若线程进入死循环，整个程序不可用，对于高负载、大并发的应用场景不合适。

多线程模型：有一个 NIO 线程（Acceptor）只负责监听服务端，接收客户端的 TCP 连接

请求；NIO 线程池负责网络 IO 的操作，即消息的读取、解码、编码和发送；1 个 NIO 线

程可以同时处理 N 条链路，但是 1 个链路只对应 1 个 NIO 线程，这是为了防止发生并发

操作问题。但在并发百万客户端连接或需要安全认证时，一个 Acceptor 线程可能会存在性

能不足问题。

主从多线程模型：Acceptor 线程用于绑定监听端口，接收客户端连接，将 SocketChannel

从主线程池的 Reactor 线程的多路复用器上移除，重新注册到 Sub 线程池的线程上，用于

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