关于java:BIONIOAIO还傻傻分不清

作者：rickiyang

出处：www.cnblogs.com/rickiyang/p/11074238.html

咱们晓得 java 的 I / O 模型一共有四种，别离是：传统的 BIO，伪异步 I /O，NIO 和 AIO。

为了廓清概念和分清区别，咱们还是先简略的介绍一下他们的概念，而后再去比拟优劣。

1. 概念廓清

1.1 BIO

BIO，即 Blocking I/O。

网络编程的根本模型是 Client/Server 模型，也就是两个过程之间进行互相通信，其中服务端提供地位信息(绑定的 Ip 地址和监听端口)，客户端通过连贯操作向服务端监听的地址发动连贯申请，通过三次握手建设连贯，如果连贯建在胜利，单方就能够通过网络套接字(Socket) 进行通信。

在基于传统同步阻塞模型开发中，ServerSocket 负责绑定 IP 地址，启动监听端口:Socket 负责发动连贯操作。连贯胜利之后，单方通过输出和输入流进行 同步阻塞式通信。

BIO 通信模型图：

解释一下上图：

采纳 BIO 通信模型的服务端，通常由一个独立的 Acceptor 线程负责监听客户端的连贯，它接管到客户端连贯申请之后为每个客户端创立一个新的线程进行链路解决，解决实现之后，通过输入流返回应答给客户端，统程销毁。这就是典型的一申请一答复通信模型。

对于这种 IO 模型咱们晓得：用户线程收回 IO 申请之后，内核会去查看数据是否就绪，如果没有就绪就会期待数据就绪，而用户线程就会处于阻塞状态，用户线程交出 CPU。当数据就绪之后，内核会将数据拷贝到用户线程，并返回后果给用户线程，用户线程才解除 block 状态。即在读写数据过程中会产生阻塞景象。

1.2 伪异步 IO

为了解决同步阻塞 I/O 面临的一个链路须要一个线程解决的问题，起初有人对它的线程模型进行了优化一一后端通过一个线程池来解决多个客户端的申请接入，造成客户端个数 M: 线程池最大线程数 N 的比例关系，其中 M 能够远远大于 N。通过线程地能够灵便地调配线程资源，设置线程的最大值，避免因为海量并发接入导致线程耗尽。

伪异步 IO 通信模型图：

采纳线程池和工作队列能够实现伪异步 I / O 通信框架。当有新的客户端接入时，将客户端的 Socket 封装成一个 Task (该工作实现 java.lang.
Runnable 接口）投递到后端的线程池中进行解决，JDK 的线程将保护一个音讯队列和 N 个沉闷线程，对音讯队列中的工作进行解决。

因为统程池能够设置音讯队列的大小和最大线程数，因而，它的资源占用是可控的，无论多少个客户端并发拜访，都不会导致资源的耗尽和省机。

伪异步 I /O 通信框架采纳了线程池实现，因而防止了为每个申请都创立一个独立线程造成的线程资源耗尽问题。然而因为它底层的通信仍然采纳同步阻塞模型，因而无奈从根本上解决问题。伪异步 I /O 实际上仅仅是对之前 I /O 线程模型的一个简略优化，它无奈从根本上解决同步 I /O 导致的通信线程阻塞问题。上面咱们就简略剖析下通信对方返回应答工夫过长会引起的级联故障。

1. 服务端解决迟缓，返回应答音讯消耗 60s，平时只须要 10ms;
2. 采纳伪异步 I /O 的线程在读取故障服务节点的响应，因为读 / 取输出流是阻塞的，它将会被同步阻塞 60s;
3. 如果所有的可用线程都被故障服务器阻塞，那后续的所有的 I / O 音讯都将在队列中排队;
4. 因为线程地采纳阻塞队列实现，当队列积满之后，后续入队列的操作将被阻塞;
5. 因为前端只有一个 Accptor 线程接管客户端接入，它被阻塞在线程池的同步阻塞队列之后，新的客户端申请音讯将被回绝，客户端会产生大量的连贯超时;
6. 因为几于所有的连贯都超时，调用者会认为零碎曾经解体，无奈接管新的申请音讯。

如何破解这个难题? 上面咱们再看一下 NIO。

1.3 NIO

NIO, 很多人叫他 New I/O，因为之前老的 I /O 类库是阻塞 I /O，New I/O 类库的指标就是要让 Java 反对非阻塞 I /O，所以，更多的人喜爱称之为非阻塞 I /O(Non-block I/O)。

与 Socket 类和 ServerSocket 类绝对应，NIO 也提供了 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现。这两种新增的通道都反对阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式应用非常简单，然而性能和可靠性都不好，非阻塞模式则正好相同。开发人员能够依据本人的须要来抉择适合的模式。一般来说，低负载、低并发的应用程序能够抉择同步阻塞 I / O 以升高编程复杂度: 对于高负载、高并发的网络应用，须要应用 NIO 的非阻塞模式进行开发。

后面咱们曾经对 NIO 进行了介绍，咱们晓得 NIO 中引入了缓冲区 Buffer，通道 Channel 和多路复用器 Selector 的概念。一个多路复用器 Selector 能够同时轮询多个 Channel，而 Channel 又是全双工的，同时反对读写操作，应用 NIO 编程的长处总结如下：

1. 客户端发动的连贯操作是异步的，能够通过在多路复用器注册 OP_CONNECT 期待后续后果，不须要像之前的客户端那样被同步阻塞。
2. SocketChannel 的读写操作都是异步的，如果没有可读写的数据它不会同步期待，间接返回，这样 I /O 通信线程就能够解决其余的链路，不须要同步期待这个链路可用。
3. 线程模型的优化: 因为 JDK 的 Selector 在 Linux 等支流操作系统上通过 epoll 实现，它没有连贯句柄数的限度(只受限于操作系统的最大句柄数或者对单个过程的句柄限度)，这意味着一个 Selector 线程能够同时解决成千上万个客户端连贯，而且性能不会随着客户端的减少而线性降落。因而，它非常适合做高性能、高负载的网络服务器。

1.4 AIO

NIO 2.0 引入了新的异步通道的概念，并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。异步通道提供以下两种形式获取获取操作后果：

▷通过 java.util.concurrent.Future 类来示意异步操作的后果;

▷在执行异步操作的时候传入一个 java.nio.channels;

NIO 2.0 的异步套接字通道是真正的异步非阻塞 I /O，对应于 UNIX 网络编程中的事件
驱动 I /O (AIO)。它不须要通过多路复用器 (Selector) 对注册的通道进行轮询操作即可实
现异步读写，从而简化了 NIO 的编程模型。

后面对不同的 I / O 模型进行了简略介绍，不同的 I /O 模型因为线程模型、API 等差异很大，所以用法的差别也十分大。咱们用一个表格来做一个对立阐明：

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