BIO与NIO、AIO的区别(这个容易理解)

 IO的方式一般分为几种，同步阻塞的BIO、同步非阻塞的NIO、异步非阻塞的AIO。

1、BIO

     在 JDK1.4出来以前，咱们创建网络链接的时候采用BIO模式，须要先在服务端启动一个ServerSocket，而后在客户端启动Socket来对服务 端进行通讯，默认状况下服务端须要对每一个请求创建一堆线程等待请求，而客户端发送请求后，先咨询服务端是否有线程相应，若是没有则会一直等待或者遭到拒绝 请求，若是有的话，客户端会线程会等待请求结束后才继续执行。

2、NIO

    NIO 自己是基于事件驱动思想来完成的，其主要想解决的是BIO的大并发问题： 在使用同步I/O的网络应用中，若是要同时处理多个客户端请求，或是在客户端要同时和多个服务器进行通信，就必须使用多线程来处理。也就是说，将每个客 户端请求分配给一个线程来单独处理。这样作虽然能够达到咱们的要求，但同时又会带来另一个问题。因为每建立一个线程，就要为这个线程分配必定的内存空间 （也叫工做存储器），并且操做系统自己也对线程的总数有必定的限制。若是客户端的请求过多，服务端程序可能会由于不堪重负而拒绝客户端的请求，甚至服务器 可能会所以而瘫痪。

    NIO基于Reactor，当socket有流可读或可写入socket时，操做系统会相应的通知引用程序进行处理，应用再将流读取到缓冲区或写入操做系 统。  也就是说，这个时候，已经不是一个链接就要对应一个处理线程了，而是有效的请求，对应一个线程，当链接没有数据时，是没有工做线程来处理的。

   BIO与NIO一个比较重要的不一样，是咱们使用BIO的时候每每会引入多线程，每一个链接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少许的多线程，每一个链接共用一个线程。

      NIO的最重要的地方是当一个链接建立后，不须要对应一个线程，这个链接会被注册到多路复用器上面，因此全部的链接只须要一个线程就能够搞定，当这个线程 中的多路复用器进行轮询的时候，发现链接上有请求的话，才开启一个线程进行处理，也就是一个请求一个线程模式。

　　 HTTP/1.1出现后，有了Http长链接，这样除了超时和指明特定关闭的http header外，这个连接是一直打开的状态的，这样在NIO处理中能够进一步的进化，在后端资源中能够实现资源池或者队列，当请求来的话，开启的线程把请 求和请求数据传送给后端资源池或者队列里面就返回，而且在全局的地方保持住这个现场(哪一个链接的哪一个请求等)，这样前面的线程仍是能够去接受其余的请求， 然后端的应用的处理只须要执行队列里面的就能够了，这样请求处理和后端应用是异步的.当后端处理完，到全局地方获得现场，产生响应，这个就实现了异步处 理。

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector。传统IO基于字节流和字符流进行操做，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操做，数据老是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（好比：链接打开，数据到达）。所以，单个线程能够监听多个数据通道。

NIO和传统IO（一下简称IO）之间第一个最大的区别是，IO是面向流的，NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取全部字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，它不能先后移动流中的数据。若是须要先后移动从流中读取的数据，须要先将它缓存到一个缓冲区。NIO的缓冲导向方法略有不一样。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，须要时可在缓冲区中先后移动。这就增长了处理过程当中的灵活性。可是，还须要检查是否该缓冲区中包含全部您须要处理的数据。并且，需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里还没有处理的数据。

IO的各类流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取，或数据彻底写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求读取数据，可是它仅能获得目前可用的数据，若是目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，因此直至数据变的能够读取以前，该线程能够继续作其余的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不须要等待它彻底写入，这个线程同时能够去作别的事情。 线程一般将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操做，因此一个单独的线程如今能够管理多个输入和输出通道

 

Channel

首先说一下Channel，国内大多翻译成“通道”。Channel和IO中的Stream(流)是差很少一个等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream.而Channel是双向的，既能够用来进行读操做，又能够用来进行写操做。
NIO中的Channel的主要实现有：

    FileChannel
    DatagramChannel
    SocketChannel
    ServerSocketChannel

这里看名字就能够猜出个因此然来：分别能够对应文件IO、UDP和TCP（Server和Client）。下面演示的案例基本上就是围绕这4个类型的Channel进行陈述的。
Buffer

NIO中的关键Buffer实现有：ByteBuffer, CharBuffer, DoubleBuffer, FloatBuffer, IntBuffer, LongBuffer, ShortBuffer，分别对应基本数据类型: byte, char, double, float, int, long, short。固然NIO中还有MappedByteBuffer, HeapByteBuffer, DirectByteBuffer等这里先不进行陈述。
Selector

Selector运行单线程处理多个Channel，若是你的应用打开了多个通道，但每一个链接的流量都很低，使用Selector就会很方便。例如在一个聊天服务器中。要使用Selector, 得向Selector注册Channel，而后调用它的select()方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就能够处理这些事件，事件的例子有如新的链接进来、数据接收等。

 

 

 

 

 

NIO是一个请求一个线程。

先来个例子理解一下概念，以银行取款为例： 

• 异步 ： 委托一小弟拿银行卡到银行取钱，而后给你（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(银行卡和密码)，OS须要支持异步IO操做API）；
• 非 阻塞 ： 柜台取款，取个号，而后坐在椅子上作其它事，等号广播会通知你办理，没到号你就不能去，你能够不断问大堂经理排到了没有，大堂经理若是说还没到你就不能去 （使用非阻塞IO时，若是不能读写Java调用会立刻返回，当IO事件分发器会通知可读写时再继续进行读写，不断循环直到读写完成）

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。

• Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，服务器实现模式为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。

• 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。

在高性能的I/O设计中，有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式，其中Reactor模式用于同步I/O，而Proactor运用于异步I/O操做。

 通常来讲I/O模型能够分为：同步阻塞，同步非阻塞，异步阻塞，异步非阻塞IO

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！

在此种方式下，用户进程发起一个IO操做之后边可返回作其它事情，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。

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，从而提升系统的并发性！

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。目前Java中尚未支持此种IO模型

 

 

 

 

 

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