Java I/O 方式

BIO & NIO & AIO

Java IO 的方式通常分为阻塞的 BIO（Blocking IO）、同步非阻塞的 NIO（New IO） 和异步非阻塞的 AIO（Asynchronous IO）。

JDK1.4 之前只支持 BIO，JDK1.4 以后开始支持 NIO，JDK1.7 开始支持 AIO。

1. BIO

BIO 是同步阻塞的。服务器的模式为一个连接一个线程。

客户端有连接请求时，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，就会造成不必要的开销，可以通过线程池机制改善。

2. NIO

NIO 是同步非阻塞的。服务器模式为一个请求一个线程。

NIO 最重要的地方是当一个连接建立后，不需要对应一个线程，这个连接会被注册到多路复用器上面，所以所有的连接只需要一个线程即可，当这个线程中的多路复用器进行轮询时，发现连接上有请求的话，才开启一个线程进行处理。

3. AIO

AIO 是异步阻塞的。服务器模式为一个有效请求一个线程。

客户端的 IO 请求都是由操作系统完成，再通知服务器去启动线程进行处理。真正的 IO 读写已经由内核完成了。

BIO 和 NIO 的区别

• 是否阻塞

  BIO 是阻塞的，NIO 是非阻塞的。

  BIO 中一个线程调用 read() / write() 时，该线程被阻塞；

  NIO 中一个线程从 Channel 中读取数据到 Buffer 中，可以继续做别的操作，当数据读取到 Buffer 中后，线程再继续处理数据；一个线程请求写入数据到某个 Channel，但不需要等待完全写入，该线程可进行别的操作。

• 缓冲区（Buffer）

  BIO 是面向流的，NIO 是面向缓冲区。

  发送给一个通道的所有数据都必须首先放到缓冲区中，同样地，从通道中读取的任何数据都要先读到缓冲区中。也就是说，不会直接对通道进行读写数据，而是要先经过缓冲区。

• 通道（Channel）

  NIO 通过 Chammel 进行读写。

  通道和流的不同之处在于：流只能在一个方向上移动（一个流必须是 InputStream 或者 OutputStream 的子类），而通道是双向的，可以用于读、写或者同事用于读写。

  通道只能和缓冲区交互，因为有缓冲区，通道可以异步读写。

• 选择器（Selector）

  NIO 中一个线程使用一个选择器 Selector，通过轮询的方式去监听多个 Channel 上的事件。从而让一个线程就可以处理多个事件。

  使用 Selector 的好处：使用更少的线程就可以来处理通道了，相比使用多个线程，减少了线程上下文切换带来的开销。

应用场景

• BIO 适用于连接数目少且固定的架构。这种方式对服务器要求比较高，并发局限于应用中，程序直观简单，容易理解。
• NIO 适用于连接数目多且连接比较短的架构。这种方式并发局限于应用中，但编程较复杂。
• AIO 适用于连接数目多且连接比较长的架构。这种方式充分调用服务器的并发操作，但是编程复杂。