aio-enhanceJava AIO 内核增强类库-轻识

aio-enhance（音译：硬汉）是一款无侵入式的 Java AIO 内核增强类库（注意：这不是一款通信框架），解决原生 AIO 架构设计中存在的缺陷，提供更高效、更稳定的通信能力。

aio-enhance 采用了 NIO 技术实现了一套全新的异步 IO 模型，兼容完整的 Java AIO 接口。用户可自由选择 Java 原生提供的，或者 aio-enhance 增强的 AIO 实现，架构如下图。

一、项目背景

2.1 解决平台兼容性问题。

Java 原生 AIO 在 Mac 操作系统下存在兼容性问题，进行性能压测会偶发性的系统崩溃。

2.2 修复官方 AIO 架构缺陷

Java 原生 AIO 在底层架构设计上存在缺陷（参考：Java AIO通信模型）。多核 CPU 环境下处理高并发请求，会引发比较严重的锁竞争现象，以致无法充分发挥机器性能。

普通4核机器竞争压力不大，AIO 的运行表现实测优于NIO。但随着 CPU 核数的增加，AIO 的性能优势逐渐下降。

2.3 优化 AIO 线程模型

Java AIO 相较于 NIO 多了一层异步线程模型，极大降低了开发人员的编程难度。但是通信过程中的 accept、connect、read、write 等事件都是复用同一组线程资源，容易造成读写回调进入死锁状态。 AIO通信框架在设计上需要特别关注这一点，但如果引入 aio-enhance 则无此顾虑。

二、适用场景

如果您符合以下几个条件，aio-enhance 会是一个不错的选择。

基于 Java AIO 实现的通信框架，如：smart-socket；
对高并发实时性有严苛要求；
多核CPU环境（至少4核以上）

三、集成

步骤一：依赖

引入增强包：aio-enhance.jar。可以通过maven方式引入依赖，亦可直接下载 jar 包并导入classpath。

<dependency>
	<groupId>org.smartboot.aio</groupId>
	<artifactId>aio-enhance</artifactId>
	<version>1.0.0</version>
</dependency>

步骤二：启动

可以通过硬编码的方式设置系统属性，如下：

System.setProperty("java.nio.channels.spi.AsynchronousChannelProvider", "org.smartboot.aio.EnhanceAsynchronousChannelProvider");

也可在 java 启动命令行中设置，如下：

java -Djava.nio.channels.spi.AsynchronousChannelProvider=org.smartboot.aio.EnhanceAsynchronousChannelProvider xxx.jar

四、性能对比

为了更加客观的展现 Java 原生 AIO、NIO 以及通过 aio-enhance增强后的 AIO 的性能表现，我们选择 smart-socket 和 netty 在 TFB 上的测试结果做了比较。

aio：smart-socket
nio：netty
aio-enhance: smart-socket

4核CPU

28核CPU

五、总结

虽说在实验场景下 Java AIO 的表现不如 NIO，但是异步非阻塞的设计思想是值得被肯定的。况且在现实场景中，这点性能差别很容易就被业务逻辑所抹平，大家无需去计较孰优孰劣，适合自己的就是最好的选择。如今有了 aio-enhance 做备选，Java AIO本身设计上的缺陷也就没那么重要了。