前言

我們知道，UNIX環境下常見的網絡I/O模型有5種：

• 同步阻塞
• 同步非阻塞
• I/O復用
• 信號驅動
• 異步非阻塞

那么基于上述五種模型，Java中，隨著NIO和AIO（NIO 2.0）的引入，一般具有以下三種網絡編程模型：

• BIO
• NIO
• AIO

這次，我們就簡單聊聊這三種網絡編程模型

BIO

BIO是一個經典的網絡編程模型，是通常我們實現一個服務器端程序的過程。

步驟如下：

• 主線程accept請求阻塞。
• 請求到達，創建新的線程來處理這個socket，完成對客戶端的響應。
• 主線程繼續accept下一個請求。

這個模型的一個明顯的缺點：
當客戶端連接快速增長時，服務器端創建的線程也會驟增，系統性能可能會驟降。

因此，在該模型的基礎上，可以創建線程池，從而避免對每個客戶端線程都創建一個新的服務器端線程，進而提升性能（創建線程是很耗費資源的，盡管線程可以看做輕量級進程）。
可參考Tomcat 的 BIO Connector。
這種方式也有被稱為“偽異步I/O”，因為它是把請求拋到線程池中異步等待處理。

NIO

Java的NIO類庫從JDK1.4（Java4）開始引入，這里NIO主要指非阻塞I/O，主要使用Selector多路復用器來實現的。
Selector在Linux等主流操作系統中是通過epoll實現的。
epoll 詳解
epoll 百度百科
Java NIO Selector 剖析

NIO的實現流程類似于select：

• 創建ServerSocketChannel監聽客戶端連接并綁定監聽窗口，設置為非阻塞模式。
• 創建Reactor線程，創建多路復用器Selector并啟動線程。
• 將ServerSocketChannel注冊到Reactor線程的Selector上。監聽accept事件。
• Selector在線程run方法中無限循環輪詢準備就緒的key。
• Selector監聽到新的客戶端接入，處理新的請求，完成TCP三次握手，建立物理連接。
• 將新的客戶端連接注冊到Selector上，監聽讀操作。讀取客戶端發送的網絡消息。
• 客戶端發送的數據就緒則讀取客戶端請求，進行處理。

AIO

傳說中的AIO其實是NIO 2.0，Java的AIO類庫從JDK1.7（Java7）引入，它提供了異步文件通道和異步socket通道的實現。
AIO底層在Windows上是通過IOCP實現的，在Linux上則是通過epoll實現的。
IOCP 解讀
IOCP 百度百科
LinuxAsynchronousChannelProvider.java
UnixAsynchronousServerSocketChannelImpl.java

流程：

• 創建AsynchronousServerSocketChannel，綁定監聽端口。
• 調用AsynchronousServerSocketChannel的accpet方法，傳入自己實現的CompletionHandler。包括上一步都是非阻塞的。
• 連接傳入，回調CompletionHandler的completed方法，在里面，調用AsynchronousSocketChannel的read方法，傳入負責處理數據的CompletionHandler。
• 數據就緒，觸發負責處理數據的CompletionHandler的completed方法。繼續做下一步處理即可。
• 寫入操作類似，也需要傳入CompletionHandler。

AIO比起NIO，有了不少的簡化。

建表做個對比

對比指標同步阻塞IO偽異步IONIOAIO

客戶端數目 : 服務器端 I/O 線程數目	1 : 1	m : n	m : 1	m : 0
網絡 I/O 模型	同步阻塞 I/O	同步阻塞I/O	同步非阻塞I/O	異步非阻塞I/O
吞吐量	較低	一般	較高	較高
編程復雜度	比較簡單	比較簡單	非常復雜	比較復雜

總結

以上是生活随笔為你收集整理的【Java】BIO、NIO、AIO网络编程模型概述的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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