BIO、NIO、AIO基本概念

BIO

采用BIO通信模型的服务端,通常由一个独立的Acceptor线程负责监听客户端的连接,它接收到客户端连接请求之后为每个客户端创建一个新的线程进行链路处理,处理完成后,通过输出流返回应答给客户端,线程销毁。

BIO主要的问题在于每当有一个新的客户端请求接入时,服务端必须创建一个新的线程来处理这条链路,在需要满足高性能、高并发的场景是没法应用的(大量创建新的线程会严重影响服务器性能,甚至罢工)。

为了改进这种一连接一线程的模型,我们可以使用线程池来管理这些线程。但是,正因为限制了线程数量,如果发生大量并发请求,超过最大数量的线程就只能等待,直到线程池中有空闲的线程可以被复用。所以在读取数据较慢时(比如数据量大、网络传输慢等),大量并发的情况下,其他接入的消息,只能一直等待,这就是最大的弊端。

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的场景,并且一次发送大量数据的场景,这种方式对服务器资源要求比较高,并发局限于应用中。

NIO

NIO提供了与传统BIO模型中的Socket和ServerSocket相对应的SocketChannel和ServerSocketChannel两种不同的套接字通道实现。

NIO适合处理连接数目特别多,但是连接比较短(轻操作)的场景,Jetty,Mina,ZooKeeper等都是基于java nio实现。

NIO的最重要的地方是当一个连接创建后,不需要对应一个线程,这个连接会被注册到多路复用器上面,所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定,当这个线程中的多路复用器进行轮询的时候,发现连接上有请求的话,才开启一个线程进行处理,也就是一个请求一个线程模式。

在NIO的处理方式中,当一个请求来的话,开启线程进行处理,可能会等待后端应用的资源(JDBC连接等),其实这个线程就被阻塞了,当并发上来的话,还是会有BIO一样的问题。
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AIO

AIO需要操作系统的支持,在linux内核2.6版本中加入了对真正异步IO的支持,java从jdk1.7开始支持AIO。

与NIO不同,当进行读写操作时,只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步的,对于读操作而言,当有流可读取时,操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区,并通知应用程序;对于写操作而言,当操作系统将write方法传递的流写入完毕时,操作系统主动通知应用程序。 即可以理解为,read/write方法都是异步的,完成后会主动调用回调函数。 在JDK1.7中,这部分内容被称作NIO.2,主要在java.nio.channels包下增加了下面四个异步通道:

AsynchronousSocketChannel
AsynchronousServerSocketChannel
AsynchronousFileChannel
AsynchronousDatagramChannel
其中的read/write方法,会返回一个带回调函数的对象,当执行完读取/写入操作后,直接调用回调函数。

异步通道 API 提供两种对已启动异步操作的监测与控制机制。第一种是通过返回一个 java.util.concurrent.Future 对象来实现,它将会建模一个挂起操作,并可用于查询其状态以及获取结果。第二种是通过传递给操作一个新类的对象,java.nio.channels.CompletionHandler,来完成,它会定义在操作完毕后所执行的处理程序方法。

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