Java網絡之BIO、NIO和AIO（一）

在說BIO、NIO和AIO以前，先說說Java io流，先附上Java IO 流類結構思惟導體：

Reader（字符讀取）、Writer（字符寫出）、InputStream（字節讀取）、OutputStream（字節寫出），

按操做對象分類思惟導圖：

IO是指對數據流的輸入和輸出，也稱爲IO流，IO流主要分爲兩大類，字節流和字符流。字節流能夠處理任何類型的數據，如圖片，視頻等，字符流只能處理字符類型的數據，Java IO流設計到挺多類的，可是這些類實際上有必定的規律，批次之間的關係很是密切，Java IO流的40多個類都是由InputSteam/Reader和OutputStream/Writer派生出來的，因爲咱們主要介紹的是BIO、NIO以及AIO，Java IO流只是稍微的點到爲止，想詳細料瞭解能夠看看文章 來自Java技術前線關於Java IO流的介紹和總結，寫的很是仔細了！

BIO

我本身總結了一下：

BIO全稱是Blocking IO，是JDK1.4以前的傳統IO模型，自己是同步阻塞模式，針對網絡通訊都是一請求一應答的方式，雖然簡化了上層的應用開發，但在性能和可靠性方面存在着巨大瓶頸，試想一下若是每一個請求都須要新建一個線程來專門處理，那麼在高併發的場景下，機器資源很快就會被耗盡，固然，咱們能夠經過線程池來優化這種狀況，但即便是這樣，仍然改變不了阻塞IO的根本問題。

NIO — 「準備好了以後再告訴我」

因爲BIO的缺點，致使Java在JDK1.0至JDK3.0中，網絡通訊模塊的性能一直是短板，因此不少人更傾向於使用C/C++開發高性能服務端。爲了強化Java在服務端的市場，終於在JSR-51也就是JDK4.0的時候發佈了Java NIO，能夠支持非阻塞IO。並新增了java.nio的包，提供不少異步開發的API和類庫，我本身對NIO作了簡單的總結：

AIO/NIO.2 — 「讀完了再通知我」（NIO的改進版本）

AIO是在NIO的基礎上，提供了異步操做（asynchronized）。AIO是在IO操做完成後，再給線程發送通知，AIO就是完成不阻塞的，經過一個回調函數，等待IO完成後使用，AIO提供了一個異步通道：AsynchronousSocketChannel，此類的方法簽名會有一個參數CompletionHandler，處理回調成功時或者失敗時的結果，我本身梳理了一下：

如何選擇？

        NIO提供了與傳統BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相對應的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 兩種不一樣的套接字通道實現,兩種通道都支持阻塞和非阻塞兩種模式。阻塞模式使用就像傳統中的支持同樣，比較簡單，可是性能和可靠性都很差；非阻塞模式正好與之相反。對於低負載、低併發的應用程序，可使用同步阻塞I/O來提高開發速率和更好的維護性；對於高負載、高併發的（網絡）應用，應使用 NIO 的非阻塞模式來開發。

爲了更好的理解BIO、NIO、AIO三者的區別，咱們下面介紹一下同步和異步、阻塞和非阻塞以及Reactor模型和Proactor模型的概念，我作了如下總結：

同步和異步

阻塞和非阻塞

Reactor模型和Proactor模型

Reactor模型：

    - 應用程序在事件分離器註冊 讀就緒事件 和 讀就緒事件處理器
    - 事件分離器等待讀就緒事件發生
    - 讀就緒事件發生，激活事件分離器，分離器調用 讀就緒事件處理器（即：能夠進行讀操做了，開始讀）
    - 讀事件處理器開始進行讀操做，把讀到的數據提供給程序使用

Proactor模型

    - 應用程序在事件分離器註冊 讀完成事件 和 讀完成事件處理器，並向操做系統發出異步讀請求
    - 事件分離器等待操做系統完成讀取
    - 在分離器等待過程當中，操做系統利用並行的內核線程執行實際的讀操做，並將結果數據存入用戶自定義緩衝區，最後通知事件分離器讀操做完成
    - 事件分離器監聽到 讀完成事件 後，激活讀完成事件的處理器讀，讀完成事件處理器 處理用戶自定義緩衝區中的數據給應用程序使用

      同步和異步的區別就在於 讀 操做由誰完成：同步的Reactor是指程序發出讀請求後，由分離器監聽到能夠進行讀操做時（須要得到讀操做條件）通知事件處理器進行讀操做，異步的Proactor是指程序發出讀請求後，操做系統馬上異步地進行讀操做了，讀完以後在通知分離器，分離器激活處理器直接取用已讀到的數據。

以上就是 Java網絡之BIO、NIO和AIO（一）的全部內容，本文主要介紹了Java裏面IO模型的演變和發展，介紹了他們的特色，在想了解和掌握一個知識的前提需須要對該知識點概念上的理解，這也是Java在服務端領域大放異彩的一個重要緣由，瞭解這些知識以後，咱們再去學習高性能的Netty框架，將會更加容易。，Java網絡之BIO、NIO和AIO（二）會對他們進行更深一步的介紹和實戰，到後面的文章咱們也會對 t-io 網絡編程框架作一個介紹，期待吧 !!!