如何给女朋友解释什么是BIO、NIO和AIO?

 

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一、Java IO

IO,常协作I/O,是Input/Output的简称,即输入/输出。通常指数据在内部存储器(内存)和外部存储器(硬盘、优盘等)或其他周边设备之间的输入和输出。

输入/输出是信息处理系统(例如计算机)与外部世界(可能是人类或另一信息处理系统)之间的通信。

输入是系统接收的信号或数据,输出则是从其发送的信号或数据。

在Java中,提供了一些列API,可以供开发者来读写外部数据或文件。我们称这些API为Java IO。

IO是Java中比较重要,且比较难的知识点,主要是因为随着Java的发展,目前有三种IO共存。分别是BIO、NIO和AIO。

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(1)Java BIO

BIO 全称Block-IO 是一种同步且阻塞的通信模式。是一个比较传统的通信方式,模式简单,使用方便。但并发处理能力低,通信耗时,依赖网速

(2)Java NIO

Java NIO,全称 Non-Block IO ,是Java SE 1.4版以后,针对网络传输效能优化的新功能。是一种非阻塞同步的通信模式。

NIO 与原来的 I/O 有同样的作用和目的, 他们之间最重要的区别是数据打包和传输的方式。原来的 I/O 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据。

面向流的 I/O 系统一次一个字节地处理数据。一个输入流产生一个字节的数据,一个输出流消费一个字节的数据。

面向块的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

(3)Java AIO

Java AIO,全称 Asynchronous IO,是异步非阻塞的IO。是一种非阻塞异步的通信模式。

在NIO的基础上引入了新的异步通道的概念,并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。

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二、三种IO的区别

首先,我们站在宏观的角度,重新画一下重点:

(1)BIO (Blocking I/O):同步阻塞I/O模式。

(2)NIO (New I/O):同步非阻塞模式。

(3)AIO (Asynchronous I/O):异步非阻塞I/O模型。

那么,同步阻塞、同步非阻塞、异步非阻塞都是怎么回事呢?

同步阻塞模式:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,并坐在水壶面前一直等着水烧开。

同步非阻塞模式:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,但是我们不一直坐在水壶前面等,而是回到客厅看电视,然后每隔几分钟到厨房看一下水有没有烧开。

异步非阻塞I/O模型:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,我们不一一直坐在水壶前面等,也不隔一段时间去看一下,而是在客厅看电视,水壶上面有个开关,水烧开之后他会通知我。

阻塞VS非阻塞:人是否坐在水壶前面一直等。

同步VS异步:水壶是不是在水烧开之后主动通知人。

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三、适用场景

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方式适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。

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四、使用方式

(1)使用BIO实现文件的读取和写入

//Initializes The ObjectUser1 user = new User1();

user.setName("hollis");

user.setAge(23);

System.out.println(user);

//Write Obj to FileObjectOutputStream oos = null;try {

oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile")); oos.writeObject(user);

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

IOUtils.closeQuietly(oos);

}//Read Obj from FileFile file = new File("tempFile");

ObjectInputStream ois = null;

try {

ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));

User1 newUser = (User1) ois.readObject();

System.out.println(newUser);

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} catch (ClassNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

IOUtils.closeQuietly(ois);

try {

FileUtils.forceDelete(file);

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

(2)使用NIO实现文件的读取和写入

static void readNIO() {

String pathname = "C:\\Users\\adew\\Desktop\\jd-gui.cfg";

FileInputStream fin = null;

try {

fin = new FileInputStream(new File(pathname));

FileChannel channel = fin.getChannel();

int capacity = 100;// 字节

ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(capacity);

int length = -1;

while ((length = channel.read(bf)) != -1) {

bf.clear();

byte[] bytes = bf.array();

System.out.write(bytes, 0, length);

System.out.println();

}

channel.close();

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

if (fin != null) {

try {

fin.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

} static void writeNIO() {

String filename = "out.txt";

FileOutputStream fos = null;

try {

fos = new FileOutputStream(new File(filename));

FileChannel channel = fos.getChannel();

ByteBuffer src = Charset.forName("utf8").encode("你好你好你好你好你好"); int length = 0;

while ((length = channel.write(src)) != 0) {

System.out.println("写入长度:" + length);

}

} catch (FileNotFoundException e) {

e.printStackTrace();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

} finally {

if (fos != null) {

try {

fos.close();

} catch (IOException e) {

e.printStackTrace();

}

}

}

}

(3)使用AIO实现文件的读取和写入

 
public class ReadFromFile { public static void main(String[] args) throws Exception { Path file = Paths.get("/usr/a.txt"); AsynchronousFileChannel channel = AsynchronousFileChannel.open(file); ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(100_000); Future result = channel.read(buffer, 0); while (!result.isDone()) { ProfitCalculator.calculateTax(); } Integer bytesRead = result.get(); System.out.println("Bytes read [" + bytesRead + "]"); } } class ProfitCalculator { public ProfitCalculator() { } public static void calculateTax() { } } public class WriteToFile { public static void main(String[] args) throws Exception { AsynchronousFileChannel fileChannel = AsynchronousFileChannel.open( Paths.get("/asynchronous.txt"), StandardOpenOption.READ, StandardOpenOption.WRITE, StandardOpenOption.CREATE); CompletionHandler handler = new CompletionHandler() { @Override public void completed(Integer result, Object attachment) { System.out.println("Attachment: " + attachment + " " + result + " bytes written"); System.out.println("CompletionHandler Thread ID: " + Thread.currentThread().getId()); } @Override public void failed(Throwable e, Object attachment) { System.err.println("Attachment: " + attachment + " failed with:"); e.printStackTrace(); } }; System.out.println("Main Thread ID: " + Thread.currentThread().getId()); fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("Sample".getBytes()), 0, "First Write", handler); fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("Box".getBytes()), 0, "Second Write", handler); } } 

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滴滴滴,水开了。

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