关于BIO，NIO，AIO，同步，异步介绍

╰半橙微兮° 2022-02-12 11:15 218阅读 0赞

RPC（Remote Procedure Call）- 远程过程调用，它是一种通过网络从远程计算机程序上请求服务，而不需要了解底层网络技术的协议。

网络编程->RPC的“基石”。众所周知，网络编程有三种方式：BIO、NIO、AIO。

编程模型

模型: 对事务共性的抽象

编程模型: 对编程共性的抽象

BIO网络模型

BIO 就是传统的 [java.io][] 包，它是基于流模型实现的，交互的方式是同步、阻塞方式，也就是说在读入输入流或者输出流时，在读写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用时可靠的线性顺序。它的有点就是代码比较简单、直观；缺

点就是 IO 的效率和扩展性很低，容易成为应用性能瓶颈

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

缺点

在 Java 中，线程的实现是比较重量级的，所以线程的启动或者销毁是很消耗服务器的资源的，即使使用线程池来实现，使用上述传统的 Socket 方式，当连接数极具上升也会带来性能瓶颈，原因是线程的上线文切换开销会在高并发的时候体现的很明显，并且以上操作方式还是同步阻塞式的编程，性能问题在高并发的时候就会体现的尤为明显。

阻塞式I/O模型

弹性伸缩能力差

高并发环境，容易出现问题，多线程耗资源，性能瓶颈

NIO网络模型

NIO 是 Java 1.4 引入的 java.nio 包，提供了 Channel、Selector、Buffer 等新的抽象，可以构建多路复用的、同步非阻塞 IO 程序，同时提供了更接近操作系统底层高性能的数据操作方式。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

NIO 是利用了单线程轮询事件的机制，通过高效地定位就绪的 Channel，来决定做什么，仅仅 select 阶段是阻塞的，可以有效避免大量客户端连接时，频繁线程切换带来的问题，应用的扩展能力有了非常大的提高。

NIO网络模型改进

非阻塞式I/O模型 – 服务器端提供一个单线程的selector，统一管理客户端接入的连接，并监听所有连接的事件。

弹性伸缩能力强

单线程节省资源: 线程的频繁创建、销毁，线程上下文切换

NIO网络编程缺陷

麻烦: NIO类库和API繁杂

心累: 可靠性能力补齐，工作量和难度都非常大

有坑: Selector空轮询，导致CPU100%

AIO网络模型

AIO 是 Java 1.7 之后引入的包，是 NIO 的升级版本，提供了异步非堵塞的 IO 操作方式，所以人们叫它 AIO（Asynchronous IO），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。 主要在java.nio.channels包下增加了下面四个异步通道：

AsynchronousSocketChannel, AsynchronousServerSocketChannel, AsynchronousFileChannel,
    AsynchronousDatagramChannel

其中的read/write方法，会返回一个带回调函数的对象，当执行完读取/写入操作后，直接调用回调函数。

[BIO NIO AIO演变][BIO NIO AIO]

[Java核心（五）深入理解BIO、NIO、AIO][Java_BIO_NIO_AIO]

[java.io]: http://java.io/
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20220212/e218e3d1b1f94dabb85b252d95ccce90.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]: /images/20220212/e6f3b2f4a2d1471293eadd9287fae093.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/20190428185728510.png?x-oss-process=image/watermark,type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk,shadow_10,text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5,size_16,color_FFFFFF,t_70
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L20wXzM3NzMyODI5_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20220212/9ed0864db3ae4d9a98dfc363a49647ef.png
[BIO NIO AIO]: https://www.imooc.com/article/255865
[Java_BIO_NIO_AIO]: https://www.imooc.com/article/265871