NIO、BIO、AIO

https://gitee.com/jly521/NioAio.git  NIO、AIO代碼舉例地址

• 從進程級通訊的維度討論時， 阻塞和同步（非阻塞和異步）就是一對同義詞， 且須要針對發送方和接收方做區分對待。
  • 發送方阻塞/非阻塞（同步/異步）和接收方的阻塞/非阻塞（同步/異步） 是互不影響的。

#############################個人理解

同步和異步（宏觀表現）：

• 異步能主動通知你，不用你不停的輪詢
• 同步的含義是，你是否須要親自去處理數據

阻塞非阻塞（具體實現）：

• 調用不能直接返回結果，所採起的策略（等仍是不等）

BIO（同步阻塞）：

• 好比發起讀入操做，若是獲取不到就會阻塞等待返回結果，整個程序掛起。

NIO（同步非阻塞）：

• channel、selector、buffer
• 好比發起讀入操做，調用handler
  • 若是獲取不到就會返回讀取不到狀態（好比被鎖），整個程序掛起，過一段時間輪詢好了沒
  • 若是獲取到讀入緩存，開啓讀取動做
• 使用 select輪詢就是同步

• 每次從選中的通道讀取數據能夠設置阻塞和非阻塞策略，讀入緩存

AIO，即NIO2.0（異步非阻塞）：

• 好比發起讀入操做，
  • 若是讀取不到，根本不會調用handler
  • 若是獲取到讀入緩存，調用handler處理
• aio 接收客戶端請求才去的是讀入完成後回調處理函數，因此是異步

• 建立的AsynchronousSocketChannel通道，名字不難看出是異步通道（非阻塞）

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IO的方式一般分爲幾種，同步阻塞的BIO、同步非阻塞的NIO、異步非阻塞的AIO。

BIO

•  在JDK1.4出來以前，咱們創建網絡鏈接的時候採用BIO模式
• 須要先在服務端啓動一個ServerSocket，而後在客戶端啓動Socket來對服務端進行通訊，默認狀況下服務端須要對每一個請求創建一堆線程等待請求
• 而客戶端發送請求後，先諮詢服務端是否有線程相應，若是沒有則會一直等待或者遭到拒絕請求，若是有的話，客戶端會線程會等待請求結束後才繼續執行。

僞異步I/O編程

• 採用線程池和任務隊列能夠實現一種叫作僞異步的I/O通訊框架。

NIO

• NIO自己是基於事件驅動思想來完成的，其主要想解決的是BIO的大併發問題： 
• 將每個客戶端請求分配給一個線程來單獨處理。
  • 操做系統自己也對線程的總數有必定的限制。
  • 若是客戶端的請求過多，服務端程序可能會由於不堪重負而拒絕客戶端的請求，甚至服務器可能會所以而癱瘓。

BIO與NIO一個比較重要的不一樣

• 是咱們使用BIO的時候每每會引入多線程，每一個鏈接一個單獨的線程；
• 而NIO則是使用單線程或者只使用少許的多線程，每一個鏈接共用一個線程。

• NIO的最重要的地方是當一個鏈接建立後，不須要對應一個線程，這個鏈接會被註冊到多路複用器上面
  • 因此全部的鏈接只須要一個線程就能夠搞定，
  • 當這個線程中的多路複用器進行輪詢的時候，發現鏈接上有請求的話，纔開啓一個線程進行處理，也就是一個請求一個線程模式
• 在NIO的處理方式中，
  • 當一個請求來的話，開啓線程進行處理，可能會等待後端應用的資源(JDBC鏈接等)，其實這個線程就被阻塞了，
  • 當併發上來的話，仍是會有BIO同樣的問題。

AIO

• 與NIO不一樣，當進行讀寫操做時，只須直接調用API的read或write方法便可。
• 這兩種方法均爲異步的，對於讀操做而言，當有流可讀取時，操做系統會將可讀的流傳入read方法的緩衝區，並通知應用程序；
• 便可以理解爲，read/write方法都是異步的，完成後會主動調用回調函數。 

彙總圖：

先來個例子理解一下概念，以銀行取款爲例： 

• 同步 ： 本身親自出馬持銀行卡到銀行取錢（使用同步IO時，Java本身處理IO讀寫）；
• 異步 ： 委託一小弟拿銀行卡到銀行取錢，而後給你（使用異步IO時，Java將IO讀寫委託給OS處理，須要將數據緩衝區地址和大小傳給OS(銀行卡和密碼)，OS須要支持異步IO操做API）；
• 阻塞 ： ATM排隊取款，你只能等待（使用阻塞IO時，Java調用會一直阻塞到讀寫完成才返回）；
• 非阻塞 ： 使用非阻塞IO時，若是不能讀寫Java調用會立刻返回，當IO事件分發器會通知可讀寫時再繼續進行讀寫，不斷循環直到讀寫完成。

Java對BIO、NIO、AIO的支持：

• Java BIO ： 同步並阻塞，服務器實現模式爲一個鏈接一個線程，
  • 即客戶端有鏈接請求時服務器端就須要啓動一個線程進行處理，
  • 若是這個鏈接不作任何事情會形成沒必要要的線程開銷，固然能夠經過線程池機制改善。
• Java NIO ： 同步非阻塞，服務器實現模式爲一個請求一個線程，
  • 即客戶端發送的鏈接請求都會註冊到多路複用器上，
  • 多路複用器輪詢到鏈接有I/O請求時才啓動一個線程進行處理。
• Java AIO(NIO.2) ： 異步非阻塞，服務器實現模式爲一個有效請求一個線程，
  • 客戶端的I/O請求都是由OS先完成了再通知服務器應用去啓動線程進行處理，

BIO、NIO、AIO適用場景分析:

• BIO方式適用於鏈接數目比較小且固定的架構，這種方式對服務器資源要求比較高，併發侷限於應用中，JDK1.4之前的惟一選擇，但程序直觀簡單易理解。
• NIO方式適用於鏈接數目多且鏈接比較短（輕操做）的架構，好比聊天服務器，併發侷限於應用中，編程比較複雜，JDK1.4開始支持。
• AIO方式使用於鏈接數目多且鏈接比較長（重操做）的架構，好比相冊服務器，充分調用OS參與併發操做，編程比較複雜，JDK7開始支持。

同步和異步是針對應用程序和內核的交互而言的。 

• 同步/異步是在時間上強調處理事情的結果/機會成本的兩種處理策略；

阻塞和非阻塞是針對於進程在訪問數據的時候

• 阻塞方式下讀取或者寫入函數將一直等待，
• 而非阻塞方式下，讀取或者寫入函數會當即返回一個狀態值。

同步/異步是宏觀上（進程間通信，一般表現爲網絡IO的處理上），

• 阻塞/非阻塞是微觀上（進程內數據傳輸，一般表現爲對本地IO的處理上）；
• 阻塞和非阻塞是同步/異步的表現形式