Java BIO NIO AIO

转自 漫画:一文学会面试中常问的 IO 问题!

什么是BIO、NIO和AIO?三者有什么区别?具体如何使用?

输入/输出是信息处理系统(例如计算机)与外部世界(可能是人类或另一信息处理系统)之间的通信。

输入是系统接收的信号或数据,输出则是从其发送的信号或数据。

在Java中,提供了一些列API,可以供开发者来读写外部数据或文件。我们称这些API为Java IO。

IO是Java中比较重要,且比较难的知识点,主要是因为随着Java的发展,目前有三种IO共存。分别是BIO、NIO和AIO。

Java BIO

BIO 全称Block-IO 是一种同步且阻塞的通信模式。是一个比较传统的通信方式,模式简单,使用方便。但并发处理能力低,通信耗时,依赖网速。

Java NIO

Java NIO,全称 Non-Block IO ,是Java SE 1.4版以后,针对网络传输效能优化的新功能。是一种非阻塞同步的通信模式。

NIO 与原来的 I/O 有同样的作用和目的, 他们之间最重要的区别是数据打包和传输的方式。原来的 I/O 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据。

面向流的 I/O 系统一次一个字节地处理数据。一个输入流产生一个字节的数据,一个输出流消费一个字节的数据。

面向块的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

Java AIO

Java AIO,全称 Asynchronous IO,是异步非阻塞的IO。是一种非阻塞异步的通信模式。

在NIO的基础上引入了新的异步通道的概念,并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。

三种IO的区别

首先,我们站在宏观的角度,重新画一下重点:

BIO (Blocking I/O):同步阻塞I/O模式。

NIO (New I/O):同步非阻塞模式。

AIO (Asynchronous I/O):异步非阻塞I/O模型。

那么,同步阻塞、同步非阻塞、异步非阻塞都是怎么回事呢?关于这部分内容也可以查看《漫话:如何给女朋友解释什么是IO中的阻塞、非阻塞、同步、异步?》。

同步阻塞模式:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,并坐在水壶面前一直等着水烧开。

同步非阻塞模式:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,但是我们不一直坐在水壶前面等,而是回到客厅看电视,然后每隔几分钟到厨房看一下水有没有烧开。

异步非阻塞I/O模型:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,我们不一一直坐在水壶前面等,也不隔一段时间去看一下,而是在客厅看电视,水壶上面有个开关,水烧开之后他会通知我。

阻塞VS非阻塞:人是否坐在水壶前面一直等。

同步VS异步:水壶是不是在水烧开之后主动通知人。

试用场景

BIO方式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,JDK1.4以前的唯一选择,但程序直观简单易理解。

NIO方式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,并发局限于应用中,编程比较复杂,JDK1.4开始支持。

AIO方式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,编程比较复杂,JDK7开始支持。

References

[1] 漫画:一文学会面试中常问的 IO 问题!
[2] 10个最高频的Java NIO面试题剖析!