一.Netty入门到超神系列-BIO、NIO、AIO的认识

前言

本文章是《Netty入门到超神系列》第一章，主要介绍java的三大I/O模型：BIO，NIO,AIO，因为Netty采用了NIO模型，要透彻Netty就得懂NIO原理，NIO又是在BIO基础进行演变，所以我们得对这些I/O都要有一些了解。

I/O概述

I/O其实是Input,Output的缩写，意思是输入和输出，比如：把磁盘中的一个文件读入Java内存中，站在Java内存的角度来看就是输入即input, 可以使用Java提供的输入流如：InputStream#read 来实现。如果是把一个段文本内容从Java内存中保存到磁盘上的某个文件，站在Java内存的角度来说就是输出，可以使用Java提供的输出流：OutputStream#write() 来实现。再比如把一个数据通过网络发送给其他服务器就是输出，或者从其他服务器接收一段数据就是输入。

I/O也是有很多种的，比如Java支持三种：BIO,NIO,AIO

同步/异步/阻塞/非阻塞

为了方便理解几种IO的思想，这里先了解一下同步异步和阻塞非阻塞，这几个概念比较抽象，我举个例子来说明

• 同步与异步

  假如在A线程 开了一个B线程，如果A线程必须等到B线程执行完成拿到结果之后才能继续执行后续代码，这就是同步。

  反之如果A线程无需等待B线程执行结束就可以继续执行后续代码，这就是异步，A线程通常使用事件或回调机制来得到B线程的返回结果。

• 阻塞与非阻塞

  阻塞是指I/O操作需要彻底完成后才能返回用户空间 ，非阻塞是指I/O操作被调用后立即返回一个状态值，无需等I/O操作彻底完成

  比如某个线程中通过 read 读取数据，如果当read不到数据时，线程得一直等待，直到read到数据线程才能继续往后执行，那这就是阻塞。

  反之如果线程 read 不到数据也不需要等待，可以继续往后执行，那这就是非阻塞。

BIO理解

BIO被称为 Blocking I/O，是同步并阻塞型IO，服务器实现模式为一个连接一个线程，我们以client / server 为例， 当Client客户端向 Server发起一个请求，Server就会创建一个线程来处理这个请求，如果该线程没有读取到数据，就会一直阻塞在这，等待客户端发送数据，这会造成不必要的线程开销，当并发大的时候会创建大量的线程，比较占用系统资源。优化方案是使用线程池。BIO模型示意图：

BIO是Java传统的IO模型，InputStream,OutputStream等输入输出流都是基于BIO，问题也比较明显，即：一个请求一个线程比较占用资源，另外当read()不到数据时线程会阻塞，导致性能达不到最优，所以BIO适用于并发连接少的业务场景。优点是程序简单容易理解。

NIO理解

NIO是non-blocking I/O 或者 New IO ,是同步非阻塞的IO模型，实现模式是一个线程处理多个请求，客户端发送的请求都会交给多路复用器去处理，多路复用器采用轮询机制，轮询到连接有IO请求就创建线程进行处理。NIO采用非阻塞机制，当线程读取不到客户端发送的数据也不会阻塞，这样该线程就可以做其他的事情。

BIO 和 NIO 的区别

• BIO以流的方式处理数据，NIO以块(buffer)的方式处理数据，块的IO效率高于流的IO效率
• BIO是阻塞IO，NIO是非阻塞IO
• BIO使用字符流，或者字节流进行操作，NIO基于channel通道和buffer缓冲区进行操作
• BIO适用于并发低的业务场景，NIO适用于并发高的业务场景

AIO理解

在进行 I/O 编程中，常用到两种模式：Reactor和 Proactor，Java 的 NIO 就是 Reactor ，AIO采用 Proactor 模式。

AIO： NIO2.0，或称为AIO(Asynchronous I/O)，是异步非阻塞IO是对NIO的增强，AIO 引入异步通道的概念，简化了程序编写，有效的请求才启动线程，它的特点是先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用。

目前 AIO 还没有广泛应用，Netty 也是基于NIO, 而不是AIO,所以这里不做过多讲解。

三种IO对比

文章到这就结束了，点赞还是要求一下的，万一屏幕面前的大帅哥，或者大漂亮一不小心就一键三连了啦，那我就是熬夜到头发掉光，也出下章。