Java常见的三种IO模型

本文详细介绍了Java中的三种IO模型:BIO、NIO和AIO。BIO是同步阻塞模型,数据读写必须在同一个线程内完成。NIO引入了非阻塞和选择器,提高了效率,但轮询操作消耗CPU资源。AIO则是异步非阻塞模型,操作系统在数据准备好后通知线程,降低了CPU使用率。

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java中三种常见的IO模型:
1.BIO
BIO属于同步阻塞IO模型
同步阻塞IO模型中,应用程序发起read调用后,会一直阻塞,直到在内核把数据拷贝到用户空间中。数据的读取写⼊必须阻塞在⼀个线程内等待其完成
在这里插入图片描述
2.NIO
Java 中的 NIO 于 Java 1.4 中引入,对应 java.nio 包,提供了 Channel , Selector,Buffer 等抽象。NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking,不单纯是 New。它支持面向缓冲的,基于通道的 I/O 操作方法。 对于高负载、高并发的(网络)应用,应使用 NIO 。
Java 中的 NIO 可以看作是 I/O 多路复用模型。也有很多人认为,Java 中的 NIO 属于同步非阻塞 IO 模型。

在这里插入图片描述同步非阻塞 IO 模型中,应用程序会一直发起 read 调用,等待数据从内核空间拷贝到用户空间的这段时间里,线程依然是阻塞的,直到在内核把数据拷贝到用户空间。

相比于同步阻塞 IO 模型,同步非阻塞 IO 模型确实有了很大改进。通过轮询操作,避免了一直阻塞。

但是,这种 IO 模型同样存在问题:应用程序不断进行 I/O 系统调用轮询数据是否已经准备好的过程是十分消耗 CPU 资源的。

这个时候,I/O 多路复用模型 就上场了。
在这里插入图片描述IO 多路复用模型中,线程首先发起 select 调用,询问内核数据是否准备就绪,等内核把数据准备好了,用户线程再发起 read 调用。read 调用的过程(数据从内核空间->用户空间)还是阻塞的。
3.AIO
AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引⼊了 NIO 的改进版 NIO 2,它
是异步⾮阻塞的 IO 模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的,也就是应⽤操作之后会直
接返回,不会堵塞在那⾥,当后台处理完成,操作系统会通知相应的线程进⾏后续的操作。
AIO 是异步 IO 的缩写,虽然 NIO 在⽹络操作中,提供了⾮阻塞的⽅法,但是 NIO 的 IO ⾏
为还是同步的。对于 NIO 来说,我们的业务线程是在 IO 操作准备好时,得到通知,接着就
由这个线程⾃⾏进⾏ IO 操作,IO 操作本身是同步的。查阅⽹上相关资料,我发现就⽬前来
说 AIO 的应⽤还不是很⼴泛,Netty 之前也尝试使⽤过 AIO,不过⼜放弃了。

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