Java BIO、NIO、AIO 学习

最新推荐文章于 2024-09-15 13:15:19 发布
最新推荐文章于 2024-09-15 13:15:19 发布
阅读量396 收藏
点赞数
标签： Java BIO NIO AIO
原创作品，允许转载，转载时请务必以超链接形式标明文章  原始出处 、作者信息和本声明。否则将追究法律责任。 http://stevex.blog.51cto.com/4300375/1284437

前言：关于BIO/NIO/AIO的文章已经汗牛充栋，俺最近比较闲试图系统学习一下，希望大侠多多指教！


先来个例子理解一下概念，以银行取款为例：

  • 同步 ： 自己亲自出马持银行卡到银行取钱（使用同步IO时，Java自己处理IO读写）。

  • 异步 ： 委托一小弟拿银行卡到银行取钱，然后给你（使用异步IO时，Java将IO读写委托给OS处理，需要将数据缓冲区地址和大小传给OS(银行卡和密码)，OS需要支持异步IO操作API）。

  • 阻塞 ： ATM排队取款，你只能等待（使用阻塞IO时，Java调用会一直阻塞到读写完成才返回）。

  • 非阻塞 ： 柜台取款，取个号，然后坐在椅子上做其它事，等号广播会通知你办理，没到号你就不能去，你可以不断问大堂经理排到了没有，大堂经理如果说还没到你就不能去（使用非阻塞IO时，如果不能读写Java调用会马上返回，当IO事件分发器会通知可读写时再继续进行读写，不断循环直到读写完成）。


Java对BIO、NIO、AIO的支持：

  • Java BIO ： 同步并阻塞，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，当然可以通过线程池机制改善。

  • Java NIO ： 同步非阻塞，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上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

  • Java AIO(NIO.2) ： 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，


BIO、NIO、AIO适用场景分析:

  • 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方式使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。


另外，I/O属于底层操作，需要操作系统支持，并发也需要操作系统的支持，所以性能方面不同操作系统差异会比较明显。



2013-08-28 17:00:06
“一个IO操作其实分成了两个步骤：发起IO请求和实际的IO操作。
同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞，如果实际的IO读写阻塞请求进程，那么就是同步IO。
阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞，如果阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO，如果不阻塞，那么就是非阻塞IO。

同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪，而异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情，而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知。而阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操作的就绪状态来采取的不同方式，说白了是一种读取或者写入操作函数的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入函数会立即返回一个状态值。
所以,IO操作可以分为3类：同步阻塞（即早期的IO操作）、同步非阻塞（NIO）、异步（AIO）。
同步阻塞：
在此种方式下，用户进程在发起一个IO操作以后，必须等待IO操作的完成，只有当真正完成了IO操作以后，用户进程才能运行。JAVA传统的IO模型属于此种方式。

同步非阻塞：
在此种方式下，用户进程发起一个IO操作以后边可返回做其它事情，但是用户进程需要时不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。其中目前JAVA的NIO就属于同步非阻塞IO。
异步：
此种方式下是指应用发起一个IO操作以后，不等待内核IO操作的完成，等内核完成IO操作以后会通知应用程序。”

这段话比较清楚


xuyan5971
关注
IO中BIO,NIO,AIO的区别
jiwangyi的博客
03-16 426
常见的 IO 模型有哪些？Java 中的 BIO、NIO、AIO 有啥区别 I/O既输入/输出 为了保证操作系统的稳定性和安全性，一个进程的地址空间划分为 用户空间（User space） 和 内核空间（Kernel space ） 像我们平常运行的应用程序都是运行在用户空间，只有内核空间才能进行系统态级别的资源有关的操作，比如如文件管理、进程通信、内存管理等等。也就是说，我们想要进行 IO 操作，一定是要依赖内核空间的能力。 从应用程序的视角来看的话，我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用（系统调
Java中BIO、NIO、AIO详解
苏叶的专栏
06-17 1035
参考： https://blog.youkuaiyun.com/s2152637/article/details/98777686 https://blog.youkuaiyun.com/bigorsmallorlarge/article/details/137292669注意：同步阻塞I/O模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。 Java中的BIO分为两种：在活动连接数不是特别高（小于单机1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过载、限流
对Java BIO、NIO、AIO 学习
格色情调的博客
03-22 758
一、Java对BIO、NIO、AIO的支持： Java BIO（Block I/O） ： 同步并阻塞，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，当然可以通过线程池机制改善。 Java NIO(NOT Block I/O) ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端
java NIO,BIO,AIO理解和学习
追梦-DREM
02-16 308
java io学习 1 什么是io 我们常说的io是文件或字符的输入(input)和输出(output) 2 BIO,NIO,AIO 有什么区别 2.1 BIO 什么是BIO? 同步阻塞I/O模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。 在活动连接数不是特别高（小于单机1000）的情况下，这种模型是比较不错的，可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单，也不用过多考虑系统的过...
java io bio nio aio 详解
原创学无止尽
03-11 8328
BIO、NIO、AIO的区别： BIO就是基于Thread per Request的传统server/client实现模式， NIO通常采用Reactor模式， AIO通常采用Proactor模式， AIO简化了程序的编写，stream的读取和写入都有OS来完成，不需要像NIO那样子遍历Selector。Windows基于IOCP实现AIO，Linux只有eppoll模拟实
java基础IO BIO、NIO、AIO的区别
任玉
03-20 3447
    Java IO（Java数据流）主要就是Java用来读取和输出数据流。它有对应的一系列API。主要是java.io.*，和java.nio.*。        Java中IO主要有两类            |——>字节流（读写以字节（8bit）为单位，InputStream和OutputStream为主要代表                                     ...
java BIO NIO AIO
07-18
Java BIO NIO AIO Java BIO、NIO、AIO是 Java 中的三种 I/O 模式，每种模式都有其特点和应用场景。下面对每种模式进行详细解释。 Java BIO Java BIO（ Blocking I/O）是一种同步阻塞式的 I/O 模式，即服务器实现...
基于java的BIO、NIO、AIO通讯模型代码实现
03-24
Java作为一门广泛使用的开发语言，提供了多种I/O（Input/Output）通信模型，包括传统的阻塞I/O（BIO）、非阻塞I/O（NIO）以及异步I/O（AIO）。这些通信模型在不同的场景下有着各自的优势，理解和掌握它们对于优化...
一站式学习Java网络编程 全面理解BIO:NIO:AIO1
08-08
全面理解 Java 网络编程 - BIO、NIO、AIO 本课程旨在帮助学生全面理解 Java 网络编程中的 BIO、NIO、AIO 三剑客，掌握 RPC 编程的基础知识，并结合实战项目巩固所学。 一、网络编程三剑客 - BIO、NIO、AIO BIO...
Java I/O终极指南：BIO, NIO, AIO深度剖析
weixin_52937170的博客
09-15 1670
IO模型；tomcat工作模型；HTTP请求和网络连接请求的区别
JAVA NIO原理个人理解
evan_yyz的专栏
08-07 485
JAVA多线程模型和NIO非组设模型之间的一点个人理解。 多线程模型 例如当我们启用一个新线程请求读取文件，CPU发现读取文件时间很长，CPU表示哥很忙，你慢慢玩，我去招待别人了。 为什么时间很长呢？因为这个过程，CPU发出读文件命令，操作系统需要读取磁盘数据到OS buffer中，这个过程耗时很长，CPU长时间没事干，所以他去照顾别人（读数据库）。所以我们的线程会阻塞掉，知道BU
java IO、NIO、AIO详解
木木的博客
03-04 563
转载：https://www.cnblogs.com/sxkgeek/p/9488703.html#_labelTop
IO、BIO、NIO、AIO
weixin_40482816的博客
08-24 786
关注的是。：被调用方做完内部所有事情后再返回，同步调用的调用者一定会得到被调用方的结果。：被调用方先返回，再做事情，做完所有事情后再通知调用方（回调方法），异步调用方不会立即得到被调用方的结果，而是当被调用方执行完成后通过回调函数处理该结果。
关于三大IO的理解:AIO,BIO,NIO
天道酬勤
03-23 1199
IO的基本常识 1.同步 用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否完成 2.异步 用户触发IO操作以后,可以干别的事，IO操作完成以后再通知当前线程继续处理 3.阻塞 当一个线程调用 read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有一些数据被读取或写入，该线程在此期间不能执行其他任务 4.非阻塞 当线程从某通道进行读写数据时，若没有数据可用时，该线程可以进行其...
JAVA IO : BIO NIO AIO
灵动的艺术的博客
11-05 1688
JAVA IO : BIO NIO AIO同步异步、阻塞非阻塞概念同步与异步阻塞与非阻塞IO VS NIO VS AIO面向流与面向缓冲阻塞与非阻塞IOBIO、NIO、AIO的JAVA实现BIO、NIO、AIO适用场景分析 同步异步、阻塞非阻塞概念 同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，主要看是主动轮训内核还是等待内核通知。 阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操作的就绪状态来...
IO、BIO、NIO和AIO
William
03-01 340
一、java集合框架概述 从上面的集合框架图可以看到，Java集合框架主要包括两种类型的容器. 一种是集合（Collection），存储一个元素集合，另一种是图（Map），存储键/值对映射。Collection接口又有3种子类型，List、Set和Queue，再下面是一些抽象类，最后是具体实现类，常用的有ArrayList、LinkedList、HashSet、LinkedHashSet、Hash...
BIO、NIO和AIO
qq_14926283的博客
02-29 1101
总的来说，三种IO模型各有优缺点，适用于不同的场景和需求。在选择合适的IO模型时，需要考虑并发量、连接时长、服务器资源等因素。
Java IO 模型之 BIO、NIO、AIO 详解
流华追梦的专栏
12-15 1642
在 Java 编程中，IO（Input/Output）操作是非常常见的操作，它涉及到文件读写、网络通信等方面。Java 提供了各种类来支持这些操作。本文将从 IO 的基础知识讲起，逐步深入，介绍 Java IO 的各个方面。Java IO（Input/Output）是 Java 语言中用于读写数据的 API，它提供了一系列类和接口，用于读取和写入各种类型的数据。
什么是IO，BIO，NIO，AIO
qq_28323595的博客
03-30 6758
一、基本概念 IO：阻塞IO BIO：同步阻塞IO。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需要启动一个线程进行处理，如果这个链接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。 NIO：同步非阻塞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上，多路复用器轮询到连接有IO请求时才启动一个线程进行处理。用户进程也需要时不...
java bio nio aio
最新发布
03-01
### Java 中 BIO、NIO 和 AIO 的区别 #### 同步阻塞 I/O (BIO) 同步阻塞 I/O 是最传统的 I/O 模型。在这种模式下，当应用程序发起一个 I/O 请求时，调用线程会被挂起直到请求完成。这意味着如果当前线程正在处理某个耗时的 I/O 操作，则该线程无法继续执行其他任务。 对于服务器端开发而言，通常需要为每一个客户端连接创建一个新的线程来处理通信过程中的读写操作。这种方式虽然简单直观，但在高并发场景下的资源消耗非常大，因为每个活跃连接都需要占用独立的工作线程[^5]。 ```java ServerSocket server = new ServerSocket(port); while(true){ Socket client = server.accept(); // 此处会发生阻塞 } ``` #### 非阻塞 I/O (NIO) 非阻塞 I/O 则允许程序在发出 I/O 调用时不被阻塞，而是立即返回给调用方。具体来说，在 NIO 下可以通过 `Selector` 对象管理多个 Channel 实例的状态变化事件（如可读、可写）。一旦有就绪状态发生改变，就会触发相应的回调逻辑去处理实际的数据交换工作。这种机制大大提高了单个线程所能承载的最大并发量，并且降低了上下文切换带来的开销[^3]。 ```java // 创建 Selector 并注册感兴趣的事件类型 Selector selector = Selector.open(); serverChannel.configureBlocking(false); serverChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT); // 处理已准备好的 channel int readyChannels = selector.select(); if (readyChannels == 0) continue; Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys(); Iterator<SelectionKey> keyIterator = selectedKeys.iterator(); while(keyIterator.hasNext()){ SelectionKey key = keyIterator.next(); if(key.isAcceptable()) { // handle accept event... } else if (key.isReadable()) { // handle read event... } ... } ``` #### 异步非阻塞 I/O (AIO/NIO.2) 自JDK 7引入以来，AIO 提供了一个更加高级别的抽象层用于构建高效的网络服务端应用。不同于之前的两种方式，这里所有的I/O操作均采用完全异步的方式运行——既不会阻塞也不会轮询查询结果；相反地，它们会在后台由操作系统负责调度直至完成后通知用户态的应用代码。开发者只需定义好完成处理器(`CompletionHandler`)即可轻松捕获到最终的结果反馈信息[^1]. ```java AsynchronousServerSocketChannel serverChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open(); serverChannel.bind(new InetSocketAddress(port)); serverChannel.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Void>() { @Override public void completed(AsynchronousSocketChannel result, Void attachment) { System.out.println("New connection accepted"); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(BUFFER_SIZE); result.read(buffer, buffer, new ReadCompletionHandler(result)); } @Override public void failed(Throwable exc, Void attachment) { logger.log(Level.SEVERE,"Failed to accept a connection",exc); } }); ``` ### 应用场景分析 - **低并发环境**: 如果业务需求较为单一且预计访问压力不大，那么可以选择简单的 BIO 方案快速搭建原型系统； - **中等规模并发负载**: 当面对一定数量级的同时在线用户数时，建议考虑基于 NIO 构建的服务架构，利用多路复用技术提升吞吐率； - **大规模分布式集群部署**: 在追求极致性能表现的情况下，尤其是涉及到海量短链接频繁交互或是长时间保持长连接通讯的任务场景，应该优先评估是否适合迁移到支持全异步语义的新一代 API —— 即 AIO 上面。
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

个

红包个数最小为10个

元

红包金额最低5元

当前余额3.43元 前往充值 >
需支付：10.00元
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付元
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明：

1.余额是钱包充值的虚拟货币，按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载，可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值