前言

我們知道，UNIX環(huán)境下常見的網(wǎng)絡(luò)I/O模型有5種：

• 同步阻塞
• 同步非阻塞
• I/O復(fù)用
• 信號驅(qū)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(wǎng)絡(luò)編程模型：

• BIO
• NIO
• AIO

這次，我們就簡單聊聊這三種網(wǎng)絡(luò)編程模型

BIO

BIO是一個經(jīng)典的網(wǎng)絡(luò)編程模型，是通常我們實(shí)現(xiàn)一個服務(wù)器端程序的過程。

步驟如下：

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

這個模型的一個明顯的缺點(diǎn)：
當(dāng)客戶端連接快速增長時，服務(wù)器端創(chuàng)建的線程也會驟增，系統(tǒng)性能可能會驟降。

因此，在該模型的基礎(chǔ)上，可以創(chuàng)建線程池，從而避免對每個客戶端線程都創(chuàng)建一個新的服務(wù)器端線程，進(jìn)而提升性能（創(chuàng)建線程是很耗費(fèi)資源的，盡管線程可以看做輕量級進(jìn)程）。
可參考Tomcat 的 BIO Connector。
這種方式也有被稱為“偽異步I/O”，因?yàn)樗前颜埱髵伒骄€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(fù)用器來實(shí)現(xiàn)的。
Selector在Linux等主流操作系統(tǒng)中是通過epoll實(shí)現(xiàn)的。
epoll 詳解
epoll 百度百科
Java NIO Selector 剖析

NIO的實(shí)現(xiàn)流程類似于select：

• 創(chuàng)建ServerSocketChannel監(jiān)聽客戶端連接并綁定監(jiān)聽窗口，設(shè)置為非阻塞模式。
• 創(chuàng)建Reactor線程，創(chuàng)建多路復(fù)用器Selector并啟動線程。
• 將ServerSocketChannel注冊到Reactor線程的Selector上。監(jiān)聽accept事件。
• Selector在線程run方法中無限循環(huán)輪詢準(zhǔn)備就緒的key。
• Selector監(jiān)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(jiān)聽讀操作。讀取客戶端發(fā)送的網(wǎng)絡(luò)消息。
• 客戶端發(fā)送的數(shù)據(jù)就緒則讀取客戶端請求，進(jìn)行處理。

AIO

傳說中的AIO其實(shí)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(shí)現(xiàn)。
AIO底層在Windows上是通過IOCP實(shí)現(xiàn)的，在Linux上則是通過epoll實(shí)現(xiàn)的。
IOCP 解讀
IOCP 百度百科
LinuxAsynchronousChannelProvider.java
UnixAsynchronousServerSocketChannelImpl.java

流程：

• 創(chuàng)建AsynchronousServerSocketChannel，綁定監(jiān)聽端口。
• 調(diào)用AsynchronousServerSocketChannel的accpet方法，傳入自己實(shí)現(xiàn)的CompletionHandler。包括上一步都是非阻塞的。
• 連接傳入，回調(diào)CompletionHandler的completed方法，在里面，調(diào)用AsynchronousSocketChannel的read方法，傳入負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的CompletionHandler。
• 數(shù)據(jù)就緒，觸發(fā)負(fù)責(zé)處理數(shù)據(jù)的CompletionHandler的completed方法。繼續(xù)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(biāo)同步阻塞IO偽異步IONIOAIO

客戶端數(shù)目 : 服務(wù)器端 I/O 線程數(shù)目	1 : 1	m : n	m : 1	m : 0
網(wǎng)絡(luò) 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(fù)雜度	比較簡單	比較簡單	非常復(fù)雜	比較復(fù)雜

總結(jié)

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(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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