BIO、NIO、AIO 區(qū)別和應用場景
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簡單回顧
對于IO我們應該非常熟悉了，IO不僅僅針對文件的操作，網(wǎng)絡編程socket的通信，就是IO操作。
輸入、輸出流（InputStream、OutputStream）用于讀取或寫入字節(jié)，如操作圖片、視頻等。
Reader和Writer 則用于操作字符，增加了字符編碼功能。本質上計算機操作都是字節(jié)，不管是網(wǎng)絡或者文件，Reader和Writer等于構建了應用邏輯和原始數(shù)據(jù)的另一層通道。
BufferedOutputStream、BufferedInputStream等帶有緩沖區(qū)的實現(xiàn)，可以避免頻繁的磁盤操作，通過設計緩沖區(qū)將批量數(shù)據(jù)進行一次操作。
NIO
?能解決什么問題？
? ? ? 為什么要有NIO，NIO是什么？
首先看一下BIO，如果有一臺服務器，能承受簡單的客戶端請求，那么使用io和net中的同步、阻塞式API應該是可以實現(xiàn)了。但是為了一個用戶的請求而單獨啟動一個線程，開銷應該不小吧。java語言對線程的實現(xiàn)是比較重量的，啟動或銷毀線程，都會有明顯開銷，每個線程都有單獨的線程棧占用明顯的內存。引入線程池，就能很大程度的避免不必要的開銷。
這種情況適合連接數(shù)并不多，只有最多幾百個連接的普通應用，能比較好的進行工作，但如果連接數(shù)量劇增，這種實現(xiàn)方式就無法很好的工作了，對于并發(fā)量要求較高的企業(yè)，這種方案，肯定是不可取的。
NIO采用的是一種多路復用的機制，利用單線程輪詢事件，高效定位就緒的Channel來決定做什么，只是Select階段是阻塞式的，能有效避免大量連接數(shù)時，頻繁線程的切換帶來的性能或各種問題。
?
上圖隨便畫的，只是方便理解，并不能作為實現(xiàn)的具體的參考。
首先，Requester方通過Selector.open()創(chuàng)建了一個Selector準備好了調度角色。
創(chuàng)建了SocketChannel(ServerSocketChannel) 并注冊到Selector中，通過設置key（SelectionKey）告訴調度者所應該關注的連接請求。
阻塞，Selector阻塞在select操作中，如果發(fā)現(xiàn)有Channel發(fā)生連接請求，就會喚醒處理請求。
NIO同步非阻塞式IO
? ? ? 對比BIO的同步阻塞IO操作，實際上NIO是同步非阻塞IO，一個線程在同步的進行輪詢檢查，Selector不斷輪詢注冊在其上的Channel，某個Channel上面發(fā)生讀寫連接請求，這個Channel就處于就緒狀態(tài)，被Selector輪詢出來，然后通過SelectionKey可以獲取就緒Channel的集合，進行后續(xù)的I/O操作。
? ? ? ?同步和異步說的是消息的通知機制，這個線程仍然要定時的讀取stream，判斷數(shù)據(jù)有沒有準備好，client采用循環(huán)的方式去讀?。ň€程自己去抓去信息），CPU被浪費。
? ? ?非阻塞：體現(xiàn)在，這個線程可以去干別的，不需要一直在這等著。Selector可以同時輪詢多個Channel，因為JDK使用了epoll()代替?zhèn)鹘y(tǒng)的select實現(xiàn)，沒有最大連接句柄限制。所以只需要一個線程負責Selector的輪詢，就可以接入成千上萬的客戶端。
AIO
是在NIO的基礎上引入異步通道的概念，實現(xiàn)異步非阻塞式的IO處理。如下圖（網(wǎng)絡截圖）：
? ? ? ? AIO不需要通過多路復用器對注冊的通道進行輪詢操作即可實現(xiàn)異步讀寫。什么意思呢？NIO采用輪詢的方式，一直在輪詢的詢問stream中數(shù)據(jù)是否準備就緒，如果準備就緒發(fā)起處理。但是AIO就不需要了，AIO框架在windows下使用windows IOCP技術，在Linux下使用epoll多路復用IO技術模擬異步IO， 即：應用程序向操作系統(tǒng)注冊IO監(jiān)聽，然后繼續(xù)做自己的事情。操作系統(tǒng)發(fā)生IO事件，并且準備好數(shù)據(jù)后，在主動通知應用程序，觸發(fā)相應的函數(shù)（這就是一種以訂閱者模式進行的改造）。由于應用程序不是“輪詢”方式而是訂閱-通知方式，所以不再需要selector輪詢，由channel通道直接到操作系統(tǒng)注冊監(jiān)聽。
NIO（AIO）中幾個概念
緩沖區(qū) Buffer
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NIO基于塊進行數(shù)據(jù)處理，在NIO中所有數(shù)據(jù)的讀取都是通過緩沖Buffer進行處理。
? ? ?具體的緩存區(qū)有這些：ByteBuffe、CharBuffer、 ShortBuffer、IntBuffer、LongBuffer、FloatBuffer、DoubleBuffer。他們實現(xiàn)了相同的接口：Buffer。
通道 Channel
? ? ?對數(shù)據(jù)的讀取和寫入要通過Channel通道。通道不同于流的地方就是通道是雙向的，用于讀、寫和同時讀寫操作。底層的操作系統(tǒng)的通道一般都是全雙工的，全雙工的Channel比流能更好的映射底層操作系統(tǒng)的API。
多路復用器 Selector
Selector提供選擇已經(jīng)就緒的任務的能力：
? ? ? Selector輪詢注冊在其上的Channel，如果某個Channel發(fā)生讀寫請求并且Channel就處于就緒狀態(tài)，會被Selector輪詢出來，然后通過SelectionKey可以獲取就緒Channel的集合，進行后續(xù)的I/O操作。（同步）
? ? ? 一個Selector可以同時輪詢多個Channel，因為JDK使用了epoll()代替?zhèn)鹘y(tǒng)的select實現(xiàn)，所以沒有最大連接句柄1024/2048的限制。所以，只需要一個線程負責Selector的輪詢，就可以接入成千上萬的客戶端。（非阻塞）
NIO和AIO
NIO：會等數(shù)據(jù)準備好后，再交由應用進行處理，數(shù)據(jù)的讀取/寫入過程依然在應用線程中完成，只是將等待的時間剝離到單獨的線程中去，節(jié)省了數(shù)據(jù)準備時間，因為多路復用機制，Selector會得到復用，對于那些讀寫過程時間長的，NIO就不太適合。
AIO：讀完（內核內存拷貝到用戶內存）了系統(tǒng)再通知應用，使用回調函數(shù)，進行業(yè)務處理，AIO能夠勝任那些重量級，讀寫過程長的任務。
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