本文主要是介绍JAVA成长日记之聊聊AIO,BIO,NIO，对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！

基础概念

同步异步

阻塞非阻塞

总结

IO模型

同步阻塞(blocking-IO)简称BIO

缺点

适用场景

同步非阻塞(non-blocking-IO)简称NIO

优点

缺点

适用场景

异步非阻塞(synchronous-non-blocking-IO)简称AIO

优点

缺点

适用场景

举例

在JAVA面试中经常会问到 IO 相关的问题。那么 IO 到底是什么的，AIO,BIO,NIO又分别是什么呢。

面试中为何都问到IO，小会议室里为何气氛尴尬？这一切究竟是人性的扭曲，还是道德的沦丧？让我们一起走近IO，探寻真相。（OS:走进科学）

首先我们需要了解一下IO这个概念。顾名思义 IO 其实就是Input/Output的缩写，也就是输入和输出。

基础概念

在开始了解 IO 之前我们需要了解一些概念 和 IO模型 ， 会更有助于我们了解IO

同步异步

同步和异步关注的是消息通信机制 (synchronous communication/ asynchronous communication)。

同步 就是在发起调用之后，一直等待直到获取到返回值。

异步 则是在请求发起之后，调用就直接返回了，并没有返回结果。 其实可以理解为调用者不会立刻得到结果，而是在调用发出后，被调用者通过状态、通知来通知调用者，或通过回调函数处理这个调用。

举个通俗的例子吧：

同步： 你去麦当劳买汉堡，通过人工点餐之后，店长把汉堡给你然后你离开了。

异步： 你去麦当劳买汉堡，通过人工点餐之后你就离开了，然后麦当劳通过短信或者微信通知的方式告诉你汉堡做好了，你再过来取。

阻塞非阻塞

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态。

阻塞：再调用结果返回前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后返回。

非阻塞：调用在不能马上得到结果之前，该调用不会则色当前线程。

通俗的例子：

阻塞： 你去汉堡王买汉堡，通过人工点餐之后一直在柜台前等待，之后拿到汉堡再走。

非阻塞： 你去汉堡王买汉堡，通过人工点餐之后就自顾自走了，然后每隔一段时间来确认一下汉堡是否做好了。

总结

读完上述解释之后，肯定还是懵逼状态中的。感觉同步异步，阻塞非阻塞好像差不多亚子。

其实不然：

同步与异步是对应于调用者与被调用者，它们是线程之间的关系。

两个线程之间要么是同步的，要么是异步的 。

同步操作时，调用者需要等待被调用者返回结果，才会进行下一步操作。而异步则相反，调用者不需要等待被调用者返回调用，即可进行下一步操作，被调用者通常依靠事件、回调等机制来通知调用者结果。

阻塞与非阻塞是对同一个线程来说的。

在某个时刻，线程要么处于阻塞，要么处于非阻塞。

阻塞和非阻塞关注的是程序在等待调用结果（消息，返回值）时的状态： 阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。 非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程。

到这里大家应该就对同步异步，阻塞非阻塞的有一定的了解了。那么让我们开始对IO模型的了解。

IO模型

同步阻塞(blocking-IO)简称BIO

BIO全称是Blocking IO，是JDK1.4之前的传统IO模型。

发送方发送请求之后一直等待响应。 接收方处理请求时进行的IO操作如果不能马上等到返回结果，就一直等到返回结果后，才响应发送方，期间不能进行其他工作。

数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。

缺点

        每一个连接都需要单独创建线程。所以在并发大的时候，系统需要创建大连更多资源去处理连接。

        连接建立后，如果客户端的线程没有数据可读时，线程则会阻塞至有数据后才读取，造成线程资源的浪费

适用场景

        连接数少、多资源(多IO操作)的长连接。

同步非阻塞(non-blocking-IO)简称NIO

NIO一般常见于 Reactor 响应式编程。 NIO即 线程发起IO请求后，立即返回（非阻塞io）。同步指的是必须等待IO缓冲区内的数据就绪，而非阻塞指的是，用户线程不原地等待IO缓冲区，可以先做一些其他操作，但是要定时轮询检查IO缓冲区数据是否就绪。

JAVA在JDK1.4版本中加入nio的功能，所有涉及类都在java.nio包下。Java中的NIO 是new IO的意思。其实是NIO加上IO多路复用技术。普通的NIO是线程轮询查看一个IO缓冲区是否就绪，而Java中的new IO指的是线程轮询地去查看一堆IO缓冲区中哪些就绪，这是一种IO多路复用的思想。IO多路复用模型中，将检查IO数据是否就绪的任务，交给系统级别的select或epoll模型，由系统进行监控，减轻用户线程负担。

NIO主要有buffer、channel、selector三种技术的整合，通过零拷贝的buffer取得数据，每一个客户端通过channel在selector（多路复用器）上进行注册。服务端不断轮询channel来获取客户端的信息。channel上有connect,accept（阻塞）、read（可读）、write(可写)四种状态标识。根据标识来进行后续操作。所以一个服务端可接收无限多的channel。不需要新开一个线程。大大提升了性能。

优点

        并发性高

缺点

        不适合重量级数据的操作

适用场景

        聊天室等仅轻量级数据传输的场景

OS：JAVA中的NIO其实可讲的内容十分多，下次有机会会详细讲解一下，这次只是先了解一下概念。预设NIO传送门

异步非阻塞(synchronous-non-blocking-IO)简称AIO

AIO是真正意义上的异步非阻塞IO模型。 上述NIO实现中，需要用户线程定时轮询，去检查IO缓冲区数据是否就绪，占用应用程序线程资源，其实轮询相当于还是阻塞的，并非真正解放当前线程，因为它还是需要去查询哪些IO就绪。而真正的理想的异步非阻塞IO应该让内核系统完成，用户线程只需要告诉内核，当缓冲区就绪后，通知我或者执行我交给你的回调函数。

AIO可以做到真正的异步的操作，但实现起来比较复杂，支持纯异步IO的操作系统非常少，目前也就windows是IOCP技术实现了，而在Linux上，底层还是是使用的epoll实现的。

优点

        并发性高、CPU利用率高、线程利用率高

缺点

        不适合轻量级数据传输，因为进程之间频繁的通信在追错、管理和资源消耗上不是很可观。

适用场景

        对并发有需求的重量级数据传输

举例

了解完概念之后，我们举一些生活中的例子吧。

BIO：我去外婆家吃饭，发现要排队，于是取号门口坐等了一小时，然后才开始吃饭。

NIO：我去外婆家吃饭，取了号之后发现妈耶要排好久，所以我决定去逛一下gai，但是每逛一会就跑回来看有没有排到我。所以我又吃到了外婆家也逛到了gai。（NIO）

AIO：我去外婆家吃饭，取了号之后发现妈耶要排好久，但是我发现可以留下电话让店员到我的号之后联系我，所以我放心大胆的去逛gai，直到店员通知我让我回来吃饭。

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