BIO、NIO、AIO分別是什么？

　　最近在面試時(shí)，千鋒有好幾個(gè)學(xué)生遇到了這樣的一個(gè)問(wèn)題，BIO、NIO、AIO分別是什么?有什么區(qū)別?那這個(gè)問(wèn)題該怎么回答呢?今天千鋒給大家簡(jiǎn)單梳理一下這個(gè)問(wèn)題。

　　一. BIO 同步阻塞式原理解析

　　簡(jiǎn)介

　　傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)通訊模型，就是BIO，屬于同步阻塞的IO模型。比如我們熟悉的Socket通信。

　　Socket服務(wù)端創(chuàng)建過(guò)程：

　　服務(wù)端創(chuàng)建一個(gè)ServerSocket;

　　客戶(hù)端用一個(gè)Socket去連接服務(wù)端的那個(gè)ServerSocket;

　　ServerSocket接收到了一個(gè)的連接請(qǐng)求，就創(chuàng)建一個(gè)Socket和一個(gè)線程去跟那個(gè)Socket進(jìn)行通訊。

　　客戶(hù)端和服務(wù)端進(jìn)行阻塞式通信過(guò)程：

　　客戶(hù)端發(fā)送一個(gè)請(qǐng)求;

　　服務(wù)端Socket進(jìn)行處理后返回響應(yīng);

　　在響應(yīng)返回前，客戶(hù)端那邊就阻塞等待，任何事情都做不了。

　　BIO缺點(diǎn)

　　每次一個(gè)客戶(hù)端接入進(jìn)來(lái)，都需要在服務(wù)端創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)服務(wù)這個(gè)客戶(hù)端。這樣當(dāng)大量客戶(hù)端過(guò)來(lái)的時(shí)候，就會(huì)造成服務(wù)端的線程數(shù)量可能達(dá)到了幾千甚至幾萬(wàn)，這樣就可能會(huì)造成服務(wù)端過(guò)載過(guò)高，最后崩潰死掉。

　　BIO模型圖

　　Acceptor

　　傳統(tǒng)IO模型中，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的設(shè)計(jì)模式有兩種比較經(jīng)典的設(shè)計(jì)模式：

　　一個(gè)是多線程;

　　一種是依靠線程池來(lái)進(jìn)行處理。

　　如果是基于多線程的模式來(lái)的話(huà)，就是這樣的模式，這種也是Acceptor線程模型。

　　二. NIO 同步非阻塞IO

　　簡(jiǎn)介

　　基于Reactor模型來(lái)實(shí)現(xiàn)的，相當(dāng)于，一個(gè)線程處理大量的客戶(hù)端的請(qǐng)求，通過(guò)一個(gè)線程輪詢(xún)大量channel，每次就獲取一批有事件的channel，然后對(duì)每個(gè)請(qǐng)求啟動(dòng)一個(gè)線程處理即可。

　　這里的核心就是非阻塞，selector一個(gè)線程就可以不停輪詢(xún)channel，所有客戶(hù)端請(qǐng)求都不會(huì)阻塞，最多就是等待下一輪的輪詢(xún)。

　　NIO--優(yōu)化BIO的核心

　　一個(gè)客戶(hù)端并不是時(shí)時(shí)刻刻都有數(shù)據(jù)進(jìn)行交互，所以更沒(méi)有必要死耗著一個(gè)線程不放，所以客戶(hù)端選擇了讓線程歇一歇，只有客戶(hù)端有相應(yīng)的操作的時(shí)候才發(fā)起通知，再創(chuàng)建一個(gè)線程來(lái)處理請(qǐng)求。

　　NIO模型圖

　　Reactor模型

　　三. AIO 異步非阻塞IO

　　簡(jiǎn)介

　　AIO基于Proactor模型實(shí)現(xiàn)，分為發(fā)送請(qǐng)求和讀取數(shù)據(jù)兩個(gè)步驟：

　　發(fā)送請(qǐng)求：處理每個(gè)連接發(fā)送過(guò)來(lái)的請(qǐng)求。

　　每個(gè)請(qǐng)求都會(huì)綁定一個(gè)Buffer;

　　通知操作系統(tǒng)去完成異步的讀(這個(gè)時(shí)間你就可以去做其他的事情);

　　調(diào)用你的接口;

　　返回異步讀完的數(shù)據(jù)。

　　讀取數(shù)據(jù)：將數(shù)據(jù)往回寫(xiě)。

　　一個(gè)Buffer，讓操作系統(tǒng)去完成寫(xiě)。

　　發(fā)送請(qǐng)求和讀取數(shù)據(jù)的主要區(qū)別在于：

　　將數(shù)據(jù)寫(xiě)入的緩沖區(qū)后，剩下的交給操作系統(tǒng)去完成;

　　操作系統(tǒng)寫(xiě)回?cái)?shù)據(jù)也是一樣，寫(xiě)到Buffer里面，完成后再通知客戶(hù)端來(lái)進(jìn)行讀取數(shù)據(jù)。

　　AIO模型圖

　　四. 3個(gè)模型的一些問(wèn)題

　　同步阻塞--為什么說(shuō)BIO是同步阻塞的呢?

　　針對(duì)磁盤(pán)文件讀寫(xiě)IO操作來(lái)說(shuō)，因?yàn)橛肂IO的流讀寫(xiě)文件，例如FileInputStrem，必須等著完成了這次IO才能返回。

　　同步非阻塞--為什么說(shuō)NIO為啥是同步非阻塞?

　　因?yàn)闊o(wú)論多少客戶(hù)端都可以接入服務(wù)端，客戶(hù)端接入并不會(huì)耗費(fèi)一個(gè)線程，只會(huì)創(chuàng)建一個(gè)連接，然后注冊(cè)到selector上去，一個(gè)selector線程不斷的輪詢(xún)所有的socket連接，發(fā)現(xiàn)有事件了就通知你，然后你就啟動(dòng)一個(gè)線程處理一個(gè)請(qǐng)求即可，這個(gè)過(guò)程的話(huà)就是非阻塞的。

　　但是這個(gè)處理的過(guò)程中，你還是要先讀取數(shù)據(jù)，處理，再返回的，這是個(gè)同步的過(guò)程。

　　異步非阻塞--為什么說(shuō)AIO是異步非阻塞?

　　當(dāng)基于AIO的api去讀寫(xiě)文件時(shí)，發(fā)起一個(gè)請(qǐng)求之后，等讀寫(xiě)完成后， 操作系統(tǒng)會(huì)來(lái)回調(diào)你的接口， 告訴你操作完成。在這期間不需要等待， 也不需要去輪詢(xún)判斷操作系統(tǒng)完成的狀態(tài)，你可以去干其他的事情。

　　同步還得主動(dòng)去輪詢(xún)操作系統(tǒng)，異步就是操作系統(tǒng)反過(guò)來(lái)通知你，所以說(shuō) AIO就是異步非阻塞的。