1. 阻塞与非阻塞
-
BIO (Blocking I/O)
同步阻塞模型，线程发起读写请求后必须等待操作完成 。例如当调用
InputStream.read()时，线程会阻塞直到数据就绪。 -
NIO (Non-blocking I/O)
同步非阻塞模型，通过
Selector实现事件驱动机制。线程可以通过轮询方式检查多个通道的就绪状态，当没有就绪事件时，线程可执行其他任务。 -
AIO (Asynchronous I/O)
异步非阻塞模型，采用回调机制。线程发起读写请求后立即返回，操作系统完成IO操作后通过回调函数通知应用程序。
2. 缓冲区设计
-
BIO
基于流式处理，直接操作字节流或字符流：
javaInputStream in = socket.getInputStream(); int data = in.read(); // 直接从流中读取 -
NIO
强制使用
Buffer进行块数据传输，提供堆内外内存支持：javaByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024); channel.read(buffer); // 数据先写入缓冲区 -
AIO
通过
CompletionHandler实现零拷贝优化，操作系统直接管理数据缓冲区。
3. 线程模型对比
| 模型 | 线程消耗 | 适用场景 |
|---|---|---|
| BIO | 1:1 (连接:线程) | 低并发短连接（<1000） |
| NIO | M:N (多路复用) | 高并发短连接（如聊天服务器） |
| AIO | 1:M (事件回调) | 高并发长连接（如文件服务器） |
4. 性能指标
-
吞吐量
T N I O ≈ 3 × T B I O ( 千兆网络环境 ) T_{NIO} \approx 3 \times T_{BIO} \quad (千兆网络环境) TNIO≈3×TBIO(千兆网络环境)
T A I O ≥ 1.5 × T N I O ( L i n u x e p o l l 实现 ) T_{AIO} \geq 1.5 \times T_{NIO} \quad (Linux epoll实现) TAIO≥1.5×TNIO(Linuxepoll实现) -
延迟特性
- BIO：固定延迟（受线程切换影响）
- NIO：波动延迟（受事件轮询间隔影响）
- AIO：稳定低延迟（依赖操作系统优化）
架构选择建议
- 传统Web应用：NIO（Netty框架）
- 大文件传输：AIO（JDK7+）
- 遗留系统维护：BIO（兼容旧协议）