NIO 和BIO

Posted 2020-11-25 lgg20

NIO和BIO最大的区别就是只需要开启一个线程就可以处理来自多个客户端的IO事件。

BIO：
同步阻塞式IO，服务器实现模式为一个连接建立一个线程，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，可以通过线程池机制改善

BIO原理：
单线程：同步阻塞式IO在while循环中服务端会调用accept方法等待接收客户端的连接请求，一旦接收到一个连接请求，就可以建立通信套接字，在这个通信套接字上进行读写操作，此时不能接收其他客户端的连接请求，只能等待同当前连接的客户端的操作执行完成。

多线程：如果BIO要能够同时处理多个客户端请求，就必须使用多线程，即每次accept阻塞等待来自客户端请求，一旦受到连接请求就建立通信套接字，同时开启一个新的线程来出炉这个套接字的数据读写请求，然后又立刻继续accept等待其他客户端连接请求，即为每个客户端请求都单独创建一个线程来单独处理

NIO：
同步非阻塞式IO，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器（Selector）上，多路复用器论询到连接有IO请求时才启动一个线程进行处理

 同步阻塞式IO关键采用了事件驱动的思想来实现一个多路转换器

NIO原理：
1.建立连接：若服务端监听到客户端到连接请求，便为其建立通信套接字（java中就是通道（Channel）,然后返回继续监听，若同时有多个客户端连接请求到来也可以全部接收，依次为它们建立通信套接字
2.处理数据：若服务端监听到来自自己已经创建了通信套接字到客户端发来的数据，就会调用对应的接口处理接收到的数据，若同时有多个客户端发来数据也可以依次进行处理
3.同时监听：监听多个客户端的连接请求和接收数据请求的同时，还能监听自己有数据发送

AIO原理：
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IO请求都是由OS先完成了再通知服务器应用区启动线程进行处理

与NIO不同，当进行读写操作时，只需要直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取的时，操作系统就会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序。对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。既可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。在JDK7中，这部分内容被称为NIO.2，主要在java.nio.channels包下增加了四个异步通道。

AsynchronousSocketChannel
AsynchronousServerSocketChannel
AsynchronousFileChannel
AsynchronousDatagramChannel

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

NIO适合处理连接数目特别多，但是连接比较短小的场景，Jetty，Mina，Zookeeper等都是基于java nio实现

AIO方式使用于连接数目比较多且比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂