Java BIO、NIO、AIO学习总结

前言:关于BIO/NIO/AIO的文章已经汗牛充栋,俺最近比较闲试图系统学习一下,希望大侠多多指教!

先来个例子理解一下概念,以银行取款为例:

同步 : 自己亲自出马持银行卡到银行取钱(使用同步IO时,Java自己处理IO读写)。

异步 : 委托一小弟拿银行卡到银行取钱,然后给你(使用异步IO时,Java将IO读写委托给OS处理,需要将数据缓冲区地址和大小传给OS(银行卡和密码),OS需要支持异步IO操作API)。

阻塞 : ATM排队取款,你只能等待(使用阻塞IO时,Java调用会一直阻塞到读写完成才返回)。

非阻塞 : 柜台取款,取个号,然后坐在椅子上做其它事,等号广播会通知你办理,没到号你就不能去,你可以不断问大堂经理排到了没有,大堂经理如果说还没到你就不能去(使用非阻塞IO时,如果不能读写Java调用会马上返回,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)。

BIO和NIO的区别

BIO(Blocking IO)阻塞IO

NIO(Non-Blocking IO)非阻塞IO

共同点:两者都是同步操作。即必须先进行IO操作后才能进行下一步操作。

不同点:BIO多线程对某资源进行IO操作时会出现阻塞,即一个线程进行IO操作完才会通知另外的IO操作线程,必须等待。

NIO多线程对某资源进行IO操作时会把资源先操作至内存缓冲区。然后询问是否IO操作就绪,是则进行IO操作,否则进行下一步操作,然后不断的轮询是否IO操作就绪,直到iIO操作就绪后进行相关操作。

AIO:Asynchronous Input/Output异步输入/输出

Java对BIO、NIO、AIO的支持:

Java BIO : 同步并阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。

Java NIO : 同步非阻塞,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

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、NIO、AIO适用场景分析:

BIO方式适用于连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以前的唯一选择,但程序直观简单易理解。

NIO方式适用于连接数目多且连接比较短(轻操作)的架构,比如聊天服务器,并发局限于应用中,编程比较复杂,JDK1.4开始支持。

AIO方式使用于连接数目多且连接比较长(重操作)的架构,比如相册服务器,充分调用OS参与并发操作,编程比较复杂,JDK7开始支持。

另外,I/O属于底层操作,需要操作系统支持,并发也需要操作系统的支持,所以性能方面不同操作系统差异会比较明显。

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