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在学习Java I/O类库时，容易混淆NIO、BIO、AIO这几个概念，同时对于阻塞和非阻塞、同步和异步的理解也较为晦涩，这篇文章是对这几个概念的一些区分以及我的的一些看法。面试
本篇是Netty系列的第一篇，因此咱们从了解这些概念出发，为后续深刻Netty原理打下基础数据库
前言
各位，下面三张脑图清楚的向你们展现了IO安全
到这里，咱们先来思考一个问题：咱们常常所说的“IO”的全称究竟是什么？
微信
可能不少人看到这个问题和我同样一脸懵逼，IO的全称实际上是：Input/Output的缩写。网络
下面就让咱们来进入正题app
BIO，NIO，AIO对比
这里只考虑两个实体（客户端、服务端），一个事件（客户端向服务端请求数据）框架
同步、异步描述的是：客户端在请求数据的过程当中，可否作其余事情。
阻塞、非阻塞描述的是：客户端与服务端是否从头至尾始终都有一个持续链接，以致于占用了通道，不让其余客户端成功链接。
那么BIO NIO AIO就能够简单的理解为：
BIO（同步阻塞）：客户端在请求数据的过程当中，保持一个链接，不能作其余事情。
NIO（同步非阻塞）：客户端在请求数据的过程当中，不用保持一个链接，不能作其余事情。（不用保持一个链接，而是用许多个小链接，也就是轮询）
AIO（异步非阻塞）：客户端在请求数据的过程当中，不用保持一个链接，能够作其余事情。（客户端作其余事情，数据来了等服务端来通知。）
是否是逻辑清楚了？结论下完了，接下来咱们说说同步与阻塞的理解。
同步和异步
常见的误区
假设有一个展现用户详情的需求，分两步，先调用一个HTTP接口拿到详情数据，而后使用适合的视图展现详情数据。
若是网速很慢，代码发起一个HTTP请求后，就卡住不动了，直到十几秒后才拿到HTTP响应，而后继续往下执行。
这个时候你问别人，刚刚代码发起的这个请求是否是一个同步请求，对方必定回答是。这是对的，它确实是。
但你要问它为何是呢？对方必定是这样回答的，“由于发起请求后，代码就卡住不动了，直到拿到响应后才能够继续往下执行”。
我相信不少人也都是这样认为的，其实这是不对的，是把因果关系搞反了：
不是由于代码卡住不动了才叫同步请求，而是由于它是同步请求因此代码才卡住不动了。
至于为何能卡住不动，这是由操做系统和CPU决定的：
由于内核空间里的对应函数会卡住不动，形成用户空间发起的系统调用卡住不动，继而使程序里的用户代码卡住不动了。
所以卡住不动了只是同步请求的一个反作用，并不能用它来定义同步请求，那该如何定义呢？
同步
所谓同步，指的是协同步调。既然叫协同，因此至少要有2个以上的事物存在。协同的结果就是：
多个事物不能同时进行，必须一个一个的来，上一个事物结束后，下一个事物才开始。
那当一个事物正在进行时，其它事物都在干吗呢？
严格来说这个并无要求，但通常都是处于一种“等待”的状态，由于一般后面事物的正常进行都须要依赖前面事物的结果或前面事物正在使用的资源。
所以，能够认为，同步更但愿关注的是从宏观总体来看，多个事物是一种逐个逐个的串行化关系，绝对不会出现交叉的状况。
因此，天然也不太会去关注某个瞬间某个具体事物是处于一个什么状态。
把这个理论应用的出神入化的非“排队”莫属。凡是在资源少需求多的场景下都会用到排队。
好比排队买火车票这件事：
其实售票大厅更在乎的是旅客一个一个的到窗口去买票，由于一次只能卖一张票。
即便你们一窝蜂的都围上去，仍是一次只能卖一张票，何须呢？挤在一块儿又不安全。
只是有些人素质太差，非要往上挤，售票大厅无可奈何，采用排队这种形式来达到本身的目的，即一个一个的买票。
至于每一个旅客排队时的状态，是看手机呀仍是说话呀，根本不用去在乎。
除了这种因为资源致使的同步外，还存在一种因为逻辑上的前后顺序致使的同步。
好比，先更新代码，而后再编译，接着再打包。这些操做因为后一步要使用上一步的结果，因此只能按照这种顺序一个一个的执行。
关于同步还需知道两个小的点：
一是范围，并不须要在全局范围内都去同步，只须要在某些关键的点执行同步便可。
好比食堂只有一个卖饭窗口，确定是同步的，一我的买完，下一我的再买。但吃饭的时候也是一我的吃完，下一我的才开始吃吗？固然不是啦。
二是粒度，并非只有大粒度的事物才有同步，小粒度的事物也有同步。
只不太小粒度的事物同步一般是自然支持的，而大粒度的事物同步每每须要手工处理。
好比两个线程的同步就须要手工处理，但一个线程里的两个语句自然就是同步的。
异步
所谓异步，就是步调各异。既然是各异，那就是都不相同。因此结果就是：
多个事物能够你进行你的、我进行个人，谁都不用管谁，全部的事物都在同时进行中。
一言以蔽之，同步就是多个事物不能同时开工，异步就是多个事物能够同时开工。
注：必定要去体会“多个事物”，多个线程是多个事物，多个方法是多个事物，多个语句是多个事物，多个CPU指令是多个事物。等等等等。
阻塞和非阻塞
所谓阻塞，指的是阻碍堵塞。它的本意能够理解为因为遇到了障碍而形成的动弹不得。
所谓非阻塞，天然是和阻塞相对，能够理解为因为没有遇到障碍而继续畅通无阻。
对这两个词最好的诠释就是，当今中国一大交通难题，堵车：
汽车能够正常通行时，就是非阻塞。一旦堵上了，所有趴窝，一动不动，就是阻塞。
所以阻塞关注的是不能动，非阻塞关注的是能够动。
不能动的结果就是只能等待，能够动的结果就是继续前行。
所以和阻塞搭配的词必定是等待，和非阻塞搭配的词必定是进行。
回到程序里，阻塞一样意味着停下来等待，非阻塞代表能够继续向下执行。
从CPU角度来看就是这样的：
阻塞与非阻塞主要是从 CPU 的消耗上来讲的。
阻塞就是 CPU 停下来等待一个慢的操做完成 CPU 才接着完成其它的事。
非阻塞就是在这个慢的操做在执行时 CPU 去干其它别的事，等这个慢的操做完成时，CPU 再接着完成后续的操做。虽然表面上看非阻塞的方式能够明显的提升 CPU 的利用率，可是也带了另一种后果就是系统的线程切换增长。增长的 CPU 使用时间能不能补偿系统的切换成本须要好好评估。
同步，异步和阻塞，非阻塞
所谓同步/异步，关注的是能不能同时开工。
所谓阻塞/非阻塞，关注的是能不能动。
经过推理进行组合：
同步阻塞，不能同时开工，也不能动。只有一条小道，一次只能过一辆车，可悲的是还TMD的堵上了。
同步非阻塞，不能同时开工，但能够动。只有一条小道，一次只能过一辆车，幸运的是能够正常通行。
异步阻塞，能够同时开工，但不能够动。有多条路，每条路均可以跑车，可气的是全都TMD的堵上了。
异步非阻塞，能够工时开工，也能够动。有多条路，每条路均可以跑车，很爽的是全均可以正常通行。
是否是很容易理解啊。其实它们的关注点是不一样的，只要搞明白了这点，组合起来也不是事儿。
回到程序里，把它们和线程关联起来：
同步阻塞，至关于一个线程在等待。
同步非阻塞，至关于一个线程在正常运行。
异步阻塞，至关于多个线程都在等待。
异步非阻塞，至关于多个线程都在正常运行。
性能分析
| 组合方式 | 性能分析 |
| 同步阻塞 | 最经常使用的一种用法，使用也是最简单的，可是 I/O 性能通常不好，CPU 大部分在空闲状态。 |
| 同步非阻塞 | 提高 I/O 性能的经常使用手段，就是将 I/O 的阻塞改为非阻塞方式，尤为在网络 I/O 是长链接，同时传输数据也不是不少的状况下，提高性能很是有效。这种方式一般能提高 I/O 性能，可是会增长CPU 消耗，要考虑增长的 I/O 性能能不能补偿 CPU 的消耗，也就是系统的瓶颈是在 I/O 仍是在 CPU 上。 |
| 异步阻塞 | 这种方式在分布式数据库中常常用到，例如在往一个分布式数据库中写一条记录，一般会有一份是同步阻塞的记录，而还有两至三份是备份记录会写到其它机器上，这些备份记录一般都是采用异步阻塞的方式写 I/O。异步阻塞对网络 I/O 可以提高效率，尤为像上面这种同时写多份相同数据的状况。 |
| 异步非阻塞 | 这种组合方式用起来比较复杂，只有在一些很是复杂的分布式状况下使用，像集群之间的消息同步机制通常用这种 I/O 组合方式。如 Cassandra 的 Gossip 通讯机制就是采用异步非阻塞的方式。它适合同时要传多份相同的数据到集群中不一样的机器，同时数据的传输量虽然不大，可是却很是频繁。这种网络 I/O 用这个方式性能能达到最高。 |
总结
本文狼王带你了解了 IO的脑图，探讨了BIO，NIO，AIO，对比了同步、异步，阻塞、非阻塞以前的区别，带你更好的再次了解这些知识，对后续Netty的学习颇有帮助的。
Netty系列的第一篇算是结束了，下篇将会着重讲一下NIO，由于它是Netty的核心，后续我会不断更新该系列文章，由浅至深，从简到难，多方位多角度的带你认识Netty这个网络框架！但愿大家是我最好的观众！
假如面试中你被问到这些，我相信你看了这篇必定能拨动面试官的心！
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