必要的基础

• IO：输入输出（IO）是指计算机同任何外部设备之间的数据传递。

• 同步与异步

  • 同步： 同步就是发起一个调用后，被调用者未处理完请求之前，调用不返回。
  • 异步： 异步就是发起一个调用后，立刻得到被调用者的回应表示已接收到请求，但是被调用者并没有返回结果，此时我们可以处理其他的请求，被调用者通常依靠事件，回调等机制来通知调用者其返回结果。
  • 同步异步指的是，当数据已经ready的时候，读写操作是同步读还是异步读

• 阻塞与非阻塞

  • 阻塞：阻塞就是发起一个请求，调用者一直等待请求结果返回，也就是当前线程会被挂起，无法从事其他任务，只有当条件就绪才能继续。

  • 非阻塞：非阻塞就是发起一个请求，调用者不用一直等着结果返回，可以先去干其他事情。

  • 阻塞与非阻塞指的的是当不能进行读写（网卡满时的写/网卡空的时候的读）的时候，I/O 操作立即返回还是阻塞；

• 同/异步 和 阻塞/非阻塞 关系

  • 阻塞与非阻塞指的的是当不能进行读写（网卡满时的写/网卡空的时候的读）的时候，I/O 操作立即返回还是阻塞；同步异步指的是，当数据已经ready的时候，读写操作是同步读还是异步读，阶段不同而已。美团技术团队

那么同步阻塞（BIO）、同步非阻塞（NIO）和异步非阻塞（AIO）又代表什么意思呢？上面的太抽象了

举个生活中简单的例子，你妈妈让你烧水，小时候你比较笨啊，在哪里傻等着水开（同步阻塞）。等你稍微再长大一点，你知道每次烧水的空隙可以去干点其他事，然后只需要时不时（轮询）来看看水开了没有（同步非阻塞）。后来，你们家用上了水开了会发出声音的壶，这样你就只需要听到响声后就知道水开了，在这期间你可以随便干自己的事情，你需要去倒水了（异步非阻塞）。

0、BIO同步阻塞

​ BIO模型本质上是一对一的通信，也就是从客户端发起请求开始，服务端处理请求（如果资源没有准备好，请求线程会一直占用，直至请求到资源为止，这个过程中其它请求是无法被处理的），当然服务端可以通过多线程的方式，实现同时处理多个请求线程，但是多线程的使用要注意，因为线程的创建和管理非常消耗系统资源。所以这种方式对于高并发也是扛不住的。

​ 后来通过线程池+消息队列的方式，演化出伪异步IO，服务端维护这个线程池和消息队列，如果有新的请求，服务端将其打包为一个task对象（该TasK类实现Runnable接口），将此task放入线程池中处理，通过消息队列的方式确定处理哪一个task，这种伪异步IO采用线程池实现，避免创建多个线程导致资源耗尽的问题，但是由于底层还是BIO模型，所以还没有从根本解决问题。

1、NIO同步非阻塞

​ NIO在JDK1.4引入，位于JDK的java.nio包中，NIO主要涉及三个概念：Buffer缓冲区、Selector选择器、Channel通道；

NIO的特点如下

• 一个线程可以处理多个请求

• NIO提供非阻塞通信方式，BIO是阻塞的

• NIO是面向缓冲区的，BIO是面向流的

  • java中提供很多缓冲区，如ByteBuffer常用、CharBuffer、...注意StringBuffer不是Buffer缓冲区，它只是一个可以原地动态修改的String类型
  • NIO中的通信时全双工的，也就是可以同时读写操作；而BIO的流中读写是单向的。

• 避免同步IO通讯效率过低

• 减小线程多的压力

  

  ​ 从图中我们可以发现，客户端和服务端可以同时使用NIO模型。

  NIO固然好，但是NIO的编程难度较大，维护成本较高。所以我们可以使用NIO的框架来降低开发难度，流行基于Java NIO通信框架有Mina、Netty、Grizzly等

2、AIO异步非阻塞

​ AIO也是基于NIO的，不过AIO是异步非阻塞的。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。

参考文章

• BIO，NIO，AIO 总结

• socket通信中的IO模型

• Java核心技术(进阶)-NIO基础

• nio的实现原理