Java中BIO,NIO,AIO的理解

在高性能的IO体系设计中，有几个名词概念经常会使咱们感到疑惑不解。具体以下： 

1 什么是同步？ 
2 什么是异步？ 
3 什么是阻塞？ 
4 什么是非阻塞？ 
5 什么是同步阻塞？ 
6 什么是同步非阻塞？ 
7 什么是异步阻塞？ 

8 什么是异步非阻塞？

 

先来举个实例生活中的例子：

若是你想吃一份宫保鸡丁盖饭：

同步阻塞：你到饭馆点餐，而后在那等着，还要一边喊：好了没啊！

同步非阻塞：在饭馆点完餐，就去遛狗了。不过溜一下子，就回饭馆喊一声：好了没啊！

异步阻塞：遛狗的时候，接到饭馆电话，说饭作好了，让您亲自去拿。

异步非阻塞：饭馆打电话说，咱们知道您的位置，一会给你送过来，安心遛狗就能够了。

 

在弄清楚上面的几个问题以前，咱们首先得明白什么是同步，异步，阻塞，非阻塞，只有这几个单个概念理解清楚了，而后在组合理解起来，就相对比较容易了。 

1,同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的。 

2,阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操做的就绪状态来采起的不一样方式，说白了是一种读取或者写入操做函数的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入函数会当即返回一个状态值。  

由上描述基本能够总结一句简短的话，同步和异步是目的，阻塞和非阻塞是实现方式。 

1.同步：指的是用户进程触发IO操做并等待或者轮询的去查看IO操做是否就绪。本身上街买衣服，本身亲自干这件事，别的事干不了。 

2.异步：异步是指用户进程触发IO操做之后便开始作本身的事情，而当IO操做已经完成的时候会获得IO完成的通知（异步的特色就是通知） 告诉朋友本身合适衣服的尺寸，大小，颜色，让朋友委托去卖，而后本身能够去干别的事。（使用异步IO时，Java将IO读写委托给OS处理，须要将数据缓冲区地址和大小传给OS） 

3.阻塞：所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 若是当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待 状态, 直到有东西可读或者可写为止 去公交站充值，发现这个时候，充值员不在（可能上厕所去了），而后咱们就在这里等待，一直等到充值员回来为止。（固然现实社会，可不是这样，可是在计算机里确实如此。） 

4.非阻塞：非阻塞状态下, 若是没有东西可读, 或者不可写, 读写函数立刻返回, 而不会等待， 银行里取款办业务时，领取一张小票，领取完后咱们本身能够玩玩手机，或者与别人聊聊天，当轮咱们时，银行的喇叭会通知，这时候咱们就能够去了。

 

一个IO操做其实分红了两个步骤：发起IO请求和实际的IO操做。 

同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞，若是实际的IO读写阻塞请求进程，那么就是同步IO。 

阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞，若是阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO，若是不阻塞，那么就是非阻塞IO。 

同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步指的是用户进程触发IO操做并等待或者轮询的去查看IO操做是否就绪，而异步是指用户进程触发IO操做之后便开始作本身的事情，而当IO操做已经完成的时候会获得IO完成的通知。

 

而阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操做的就绪状态来采起的不一样方式，说白了是一种读取或者写入操做函数的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入函数会当即返回一个状态值。 

因此,IO操做能够分为3类：同步阻塞（即早期的BIO操做）、同步非阻塞（NIO）、异步非阻塞（AIO）。 

同步阻塞(BIO)： 
在此种方式下，用户进程在发起一个IO操做之后，必须等待IO操做的完成，只有当真正完成了IO操做之后，用户进程才能运行。JAVA传统的IO模型属于此种方式。 
同步非阻塞(NIO)：
在此种方式下，用户进程发起一个IO操做之后即可返回作其它事情，可是用户进程须要时不时的询问IO操做是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入没必要要的CPU资源浪费。其中目前JAVA的NIO就属于同步非阻塞IO。 
异步非阻塞(AIO)：

此种方式下是指应用发起一个IO操做之后，不等待内核IO操做的完成，等内核完成IO操做之后会通知应用程序。

 

同步阻塞IO（JAVA BIO）： 
同步并阻塞，服务器实现模式为一个链接一个线程，即客户端有链接请求时服务器端就须要启动一个线程进行处理，若是这个链接不作任何事情会形成没必要要的线程开销，固然能够经过线程池机制改善。 

同步非阻塞IO(Java NIO)：

同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的链接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到链接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。用户进程也须要时不时的询问IO操做是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问。 

异步阻塞IO（Java NIO）：  
此种方式下是指应用发起一个IO操做之后，不等待内核IO操做的完成，等内核完成IO操做之后会通知应用程序，这其实就是同步和异步最关键的区别，同步必须等待或者主动的去询问IO是否完成，那么为何说是阻塞的呢？由于此时是经过select系统调用来完成的，而select函数自己的实现方式是阻塞的，而采用select函数有个好处就是它能够同时监听多个文件句柄（若是从UNP的角度看，select属于同步操做。由于select以后，进程还须要读写数据），从而提升系统的并发性！  

（Java AIO(NIO.2)）异步非阻塞IO:  
在此种模式下，用户进程只须要发起一个IO操做而后当即返回，等IO操做真正的完成之后，应用程序会获得IO操做完成的通知，此时用户进程只须要对数据进行处理就行了，不须要进行实际的IO读写操做，由于真正的IO读取或者写入操做已经由内核完成了。  

 

BIO、NIO、AIO适用场景分析: 
        BIO方式适用于链接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4之前的惟一选择，但程序直观简单易理解。 
        NIO方式适用于链接数目多且链接比较短（轻操做）的架构，好比聊天服务器，并发局限于应用中，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。 
        AIO方式使用于链接数目多且链接比较长（重操做）的架构，好比相册服务器，充分调用OS参与并发操做，编程比较复杂，JDK7开始支持。