《JDK源码分析》IO模型详解：第一章：IO模型演进(JAVA 小虚竹)

Posted 2021-12-25 小虚竹

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文章目录

• 前言
• 第一章：I/O模型演进
• • I/O 模型基本说明
  • V1.0:I/O模型 BIO
  • V2.0:I/O模型 NIO
  • V3.0:I/O模型 AIO
• 参考

前言

本系列IO模式详解 主要介绍BIO，NIO和AIO内容，深入了解源码+实战。目标是让小伙伴们可以快速了解IO的阻塞、同步、异步的现象、概念和特征以及优缺点。

第一章：I/O模型演进

I/O 模型基本说明

Java 3种常用的网络编程/IO 模型：BIO-同步阻塞IO（Blocking IO）、NIO-IO多路复用模型（ IO multiplexing ）（JAVA New IO）、AIO-异步IO（Asynchronous IO）
实际通信需求下，要根据不同的业务场景和性能需求决定选择不同的I/O模型

V1.0:I/O模型 BIO

**BIO(blocking I/O) ** ：同步并阻塞(传统阻塞型)，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时，服务器端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会造成不必要的线程开销 。

JDK支持的版本：JDK1.4以前

Java BIO 就是传统的 java io 编程，其相关的类和接口在java.io

传统的 java.io包，它基于流模型实现，提供了我们最熟知的一些 IO 功能，比如 File 抽象、输入输出流等。交互方式是同步、阻塞的方式，也就是说，在读取输入流或者写入输出流时，在读、写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用是可靠的线性顺序。

很多时候，人们也把 java.net下面提供的部分网络 API，比如 Socket、ServerSocket、HttpURLConnection 也归类到同步阻塞 IO 类库，因为网络通信同样是 IO 行为。

BIO优点 ：是代码比较简单、直观，方便实现。

BIO缺点 ：则是 IO 效率和扩展性存在局限性，容易成为应用性能的瓶颈。

BIO适用场景 ：适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中。

V2.0:I/O模型 NIO

Java NIO（New IO） ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接)，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器 上，多路复用器轮询到连接有 I/O 请求就进行处理

JDK支持的版本：JDK1.4开始支持

Java NIO 相关类都被放在 java.nio 包及子包下，提供了 Channel、Selector、Buffer 等新的抽象，可以构建多路复用的、同步非阻塞 IO 程序，同时提供了更接近操作系统底层的高性能数据操作方式。

NIO优点 ：NIO 是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有 1000 个请求过来,根据实际情况，可以分配20 或者 80个线程来处理。不像之前的阻塞 IO 那样，非得分配 1000 个。。

NIO缺点 : 技术实现复杂度高，增加维护成本。

NIO适用场景 ：适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等

V3.0:I/O模型 AIO

AIO(NIO2.0)（Asynchronous IO） ： 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

可以简单理解为，应用操作直接返回，而不会阻塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应线程进行后续工作。

JDK支持的版本：JDK1.7开始支持

Java AIO ：主要在Java.nio.channels包下增加了下面四个异步通道：

	AsynchronousSocketChannel
	AsynchronousServerSocketChannel
	AsynchronousFileChannel
	AsynchronousDatagramChannel

AIO优点 ：NIO的IO行为还是同步的,AIO更进一步，AIO是异步操作，效率进一步提高。

AIO缺点 :技术实现复杂度高，增加维护成本。

AIO适用场景 ：适用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用 OS 参与并发操作。

下一章预告：

第二章：JAVA BIO深入剖析

参考

B站：https://www.bilibili.com/video/BV1gz4y1C7RK?p=49

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