• 网络编程BIO、NIO、AIO


    一、BIO  编程

    Blocking IO: 同步阻塞的编程方式。
    BIO 编程方式通常是在 JDK1.4 版本之前常用的编程方式。编程实现过程为:首先在服务端启动一个 ServerSocket 来监听网络请求,客户端启动 Socket 发起网络请求,默认情况下ServerSocket 回建立一个线程来处理此请求,如果服务端没有线程可用,客户端则会阻塞等待或遭到拒绝。
    且建立好的连接,在通讯过程中,是同步的。在并发处理效率上比较低。大致结构如下:

    同步并阻塞,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端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,当然可以通过线程池机制改善。

    二、NIO编程

    Unblocking IO(New IO): 同步非阻塞的编程方式。
    NIO 本身是基于事件驱动思想来完成的,其主要想解决的是 BIO 的大并发问题,NIO 基于 Reactor,当 socket 有流可读或可写入 socket 时,操作系统会相应的通知引用程序进行处理,应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。也就是说,这个时候,已经不是一个连接就要对应一个处理线程了,而是有效的请求,对应一个线程,当连接没有数据时,是没有工作线程来处理的。
    NIO 的最重要的地方是当一个连接创建后,不需要对应一个线程,这个连接会被注册到多路复用器上面,所以所有的连接只需要一个线程就可以搞定,当这个线程中的多路复用器进行轮询的时候,发现连接上有请求的话,才开启一个线程进行处理,也就是一个请求一个线程模式。

    在 NIO 的处理方式中,当一个请求来的话,开启线程进行处理,可能会等待后端应用的资源(JDBC 连接等),其实这个线程就被阻塞了,当并发上来的话,还是会有 BIO 一样的问题。

    同步非阻塞,服务器实现模式为一个请求一个通道,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 I/O 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,编程复杂,JDK1.4 开始支持。

    三、AIO编程

    Asynchronous IO: 异步非阻塞的编程方式
    与 NIO 不同,当进行读写操作时,只须直接调用 API 的 read 或 write 方法即可。这两种方法均为异步的,对于读操作而言,当有流可读取时,操作系统会将可读的流传入 read 方法的缓冲区,并通知应用程序;对于写操作而言,当操作系统将 write 方法传递的流写入完毕时,操作系统主动通知应用程序。即可以理解为,read/write 方法都是异步的,完成后会主动调用回调函数。在 JDK1.7 中,这部分内容被称作 NIO.2,主要在 java.nio.channels 包下增加了下面四个异步通道:
    AsynchronousSocketChannel
    AsynchronousServerSocketChannel

    AsynchronousFileChannel
    AsynchronousDatagramChannel
    异步非阻塞,服务器实现模式为一个有效请求一个线程,客户端的 I/O 请求都是由 OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理。

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