NIO、BIO、AIO区别

前言：最近在实习，工作比较忙，打算利用工作之余时间，温习一遍Java基础知识，会将一些疑惑的知识点整理总结出来，温故而知新。

在学习Java I/O类库时，容易混淆NIO、BIO、AIO这几个概念，同时对于阻塞和非阻塞、同步和异步的理解也较为晦涩，这篇文章是对这几个概念的一些区分以及个人的一些见解。

一、同步阻塞I/O(BIO)：

同步阻塞I/O，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，可以通过线程池机制来改善。BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务端资源要求比较高，并发局限于应用中，在jdk1.4以前是唯一的io现在，但程序直观简单易理解

二、同步非阻塞I/O(NIO)：

同步非阻塞I/O，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有IO请求时才启动一个线程进行处理。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

三、异步非阻塞I/O(AIO)：

异步非阻塞I/O，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的IO请求都是由操作系统先完成了再通知服务器用其启动线程进行处理。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，jdk1.7开始支持。

四、IO与NIO区别：

IO面向流，NIO面向缓冲区
IO的各种流是阻塞的，NIO是非阻塞模式
Java NIO的选择允许一个单独的线程来监视多个输入通道，可以注册多个通道使用一个选择器，然后使用一个单独的线程来“选择”通道：这些通道里已经有可以处理的输入或选择已准备写入的通道。这种选择机制，使得一个单独的线程很容易来管理多个通道

五、同步与异步的区别：

同步：发送一个请求，等待返回，再发送下一个请求，同步可以避免出现死锁，脏读的发生

异步：发送一个请求，不等待返回，随时可以再发送下一个请求，可以提高效率，保证并发

同步异步关注点在于消息通信机制，

阻塞与非阻塞关注的是程序在等待调用结果时（消息、返回值）的状态：

阻塞调用是指调用结果返回之前，当前线程会被挂起。调用线程只有在得到结果之后才会返回。
非阻塞调用指在不能立刻得到结果之前，该调用不会阻塞当前线程

不同层次：

CPU层次：操作系统进行IO或任务调度层次，现代操作系统通常使用异步非阻塞方式进行IO（有少部分IO可能会使用同步非阻塞），即发出IO请求后，并不等待IO操作完成，而是继续执行接下来的指令（非阻塞），IO操作和CPU指令互不干扰（异步），最后通过中断的方式通知IO操作的完成结果。
线程层次：操作系统调度单元的层次，操作系统为了减轻程序员的思考负担，将底层的异步非阻塞的IO方式进行封装，把相关系统调用（如read和write）以同步的方式展现出来，然而同步阻塞IO会使线程挂起，同步非阻塞IO会消耗CPU资源在轮询上，3个解决方法；
1. 多线程（同步阻塞）
2. IO多路复用（select、poll、epoll）
3. 直接暴露出异步的IO接口，kernel-aio和IOCP(异步非阻塞)

Linux IO模型：

阻塞/非阻塞：等待I/O完成的方式，阻塞要求用户程序停止执行，直到IO完成，而非阻塞在IO完成之前还可以继续执行
同步/异步：获知IO完成的方式，同步需要时刻关心IO是否完成，异步无需主动关心，在IO完成时它会收到通知

感谢你的阅读~

参考资料：

1、IBM社区：https://www.ibm.com/developerworks/cn/education/java/j-nio/j-nio.html

2、GitHub：https://github.com/CyC2018/Interview-Notebook/blob/master/notes/Java%20IO.md

3、同步异步区别：https://www.zhihu.com/question/19732473