BIO,NIO,AIO(NIO2)的理解

写在前面，这里所说的IO主要是强调的网络IO

1.BIO（同步并阻塞）

客户端一个请求对应一个线程。客户端上来一个请求（最开始的链接以及后续的IO请求），服务端新建一个线程去处理这个请求，因为线程总数是有限的（操做系统对线程总数的限制或者线程池的大小），因此，当达到最大值时给客户端的反馈就是没法响应，阻塞体如今服务端接收客户端链接请求被阻塞了，还有一种阻塞是在单线程处理某一个链接时，须要一直等待IO操做完成。同步体如今单个线程处理请求时调用read（write）方法需等待读取（写）操做完成才能返回。

2.NIO（同步非阻塞）

客户端一个IO请求对应一个线程。过程是这样的，每一个客户端一开始上来的链接会注册到selector中，selector会轮询注册上来的链接是否有IO请求，若是有IO请求，就建立一个线程处理该链接上的该次请求。非阻塞体如今服务端可以无限量（相对于BIO）的接收客户端的链接请求。同步体如今单个线程处理请求时调用read（write）方法需等待读取（写）操做完成才能返回。这种模式下，若是后端应用处理遇到资源争夺（数据库操做）而阻塞等，为提升请求的处理速度，能够在后端设立资源池或队列等，把对应的请求数据以及现场（哪一个链接的哪一个请求等）放入队列，前台线程当即返回处理别的IO请求。

3.AIO(NIO2)（异步阻塞）

客户端一个IO请求对应一个线程。过程同NIO，只是在读写IO时略有差别，对于read，方法调用后会当即返回，返回对应中有个回调方法，调用时java会告知操做系统缓冲区大小以及地址，操做系统把流里面的内容读入缓冲区后回调刚刚read返回的回调方法。对应write，方法调用后会当即返回，返回对应中有个回调方法，调用时将数据放入缓存区，操做系统往流里面写完数据后一样会回调刚刚wirte返回的回调方法。阻塞是由于此时是经过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请求。异步步体如今单个线程处理请求时调用read（write）方法会当即返回，返回对象有回调方法，底层OS完成IO操做后会回调该方法。

适用场景：

• 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。

 

在JDK1.7中，这部份内容被称做NIO.2，主要在java.nio.channels包下增长了下面四个异步通道：

• AsynchronousSocketChannel
• AsynchronousServerSocketChannel
• AsynchronousFileChannel
• AsynchronousDatagramChannel

注：I/O属于底层操做，须要操做系统支持，并发也须要操做系统的支持，因此性能方面不一样操做系统差别会比较明显。

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。

 

附录：java NIO示例服务端： package cn.nio; import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.ServerSocketChannel; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.util.Iterator; /** * NIO服务端 * */ public class NIOServer { //通道管理器 private Selector selector; /** * 得到一个ServerSocket通道，并对该通道作一些初始化的工做 * @param port 绑定的端口号 * @throws IOException */ public void initServer(int port) throws IOException { // 得到一个ServerSocket通道 ServerSocketChannel serverChannel = ServerSocketChannel.open(); // 设置通道为非阻塞 serverChannel.configureBlocking(false); // 将该通道对应的ServerSocket绑定到port端口 serverChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(port)); // 得到一个通道管理器 this.selector = Selector.open(); //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_ACCEPT事件,注册该事件后， //当该事件到达时，selector.select()会返回，若是该事件没到达selector.select()会一直阻塞。 serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); } /** * 采用轮询的方式监听selector上是否有须要处理的事件，若是有，则进行处理 * @throws IOException */ @SuppressWarnings("unchecked") public void listen() throws IOException { System.out.println("服务端启动成功！"); // 轮询访问selector while (true) { //当注册的事件到达时，方法返回；不然,该方法会一直阻塞 selector.select(); // 得到selector中选中的项的迭代器，选中的项为注册的事件 Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator(); while (ite.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); // 删除已选的key,以防重复处理 ite.remove(); // 客户端请求链接事件 if (key.isAcceptable()) { ServerSocketChannel server = (ServerSocketChannel) key .channel(); // 得到和客户端链接的通道 SocketChannel channel = server.accept(); // 设置成非阻塞 channel.configureBlocking(false); //在这里能够给客户端发送信息哦 channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向客户端发送了一条信息").getBytes())); //在和客户端链接成功以后，为了能够接收到客户端的信息，须要给通道设置读的权限。 channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); // 得到了可读的事件 } else if (key.isReadable()) { read(key); } } } } /** * 处理读取客户端发来的信息 的事件 * @param key * @throws IOException */ public void read(SelectionKey key) throws IOException{ // 服务器可读取消息:获得事件发生的Socket通道 SocketChannel channel = (SocketChannel) key.channel(); // 建立读取的缓冲区 ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10); channel.read(buffer); byte[] data = buffer.array(); String msg = new String(data).trim(); System.out.println("服务端收到信息："+msg); ByteBuffer outBuffer = ByteBuffer.wrap(msg.getBytes()); channel.write(outBuffer);// 将消息回送给客户端 } /** * 启动服务端测试 * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { NIOServer server = new NIOServer(); server.initServer(8000); server.listen(); } } 客户端： package cn.nio; import java.io.IOException; import java.net.InetSocketAddress; import java.nio.ByteBuffer; import java.nio.channels.SelectionKey; import java.nio.channels.Selector; import java.nio.channels.SocketChannel; import java.util.Iterator; /** * NIO客户端 * */ public class NIOClient { //通道管理器 private Selector selector; /** * 得到一个Socket通道，并对该通道作一些初始化的工做 * @param ip 链接的服务器的ip * @param port 链接的服务器的端口号 * @throws IOException */ public void initClient(String ip,int port) throws IOException { // 得到一个Socket通道 SocketChannel channel = SocketChannel.open(); // 设置通道为非阻塞 channel.configureBlocking(false); // 得到一个通道管理器 this.selector = Selector.open(); // 客户端链接服务器,其实方法执行并无实现链接，须要在listen（）方法中调 //用channel.finishConnect();才能完成链接 channel.connect(new InetSocketAddress(ip,port)); //将通道管理器和该通道绑定，并为该通道注册SelectionKey.OP_CONNECT事件。 channel.register(selector, SelectionKey.OP_CONNECT); } /** * 采用轮询的方式监听selector上是否有须要处理的事件，若是有，则进行处理 * @throws IOException */ @SuppressWarnings("unchecked") public void listen() throws IOException { // 轮询访问selector while (true) { selector.select(); // 得到selector中选中的项的迭代器 Iterator ite = this.selector.selectedKeys().iterator(); while (ite.hasNext()) { SelectionKey key = (SelectionKey) ite.next(); // 删除已选的key,以防重复处理 ite.remove(); // 链接事件发生 if (key.isConnectable()) { SocketChannel channel = (SocketChannel) key .channel(); // 若是正在链接，则完成链接 if(channel.isConnectionPending()){ channel.finishConnect(); } // 设置成非阻塞 channel.configureBlocking(false); //在这里能够给服务端发送信息哦 channel.write(ByteBuffer.wrap(new String("向服务端发送了一条信息").getBytes())); //在和服务端链接成功以后，为了能够接收到服务端的信息，须要给通道设置读的权限。 channel.register(this.selector, SelectionKey.OP_READ); // 得到了可读的事件 } else if (key.isReadable()) { read(key); } } } } /** * 处理读取服务端发来的信息 的事件 * @param key * @throws IOException */ public void read(SelectionKey key) throws IOException{ //和服务端的read方法同样 } /** * 启动客户端测试 * @throws IOException */ public static void main(String[] args) throws IOException { NIOClient client = new NIOClient(); client.initClient("localhost",8000); client.listen(); } }