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【BIO、NIO、AIO适用场景分析】

news 来源：原创 2024/9/20 12:11:07

BIO、NIO、AIO适用场景分析

1.适用场景：
2.BIO基本介绍
- 2.1 BIO示例
3.Java NIO基本介绍
- 3.1 NIO中三个核心部分：
- 3.2 NIO非阻塞
- 3.3 buffer案例
- 3.4 比较

1.适用场景：

BIO方式适用于连接数目比较少且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用之内，jdk1.4以前的唯一选择，但程序简单易理解。
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，弹幕系统，服务器间通讯等。编程比较复杂，jdk1.4开始支持。
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，jdk7开始支持。

2.BIO基本介绍

Java BIO 就是传统的java io编程，其相关的类和接口在java.io
BIO (blocking io)：同步阻塞，服务器的实现模式是一个连接一个线程，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改善（实现）。
BIO 方式适用于链接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，jdk1.4以前的唯一选择，程序简单易理解。

2.1 BIO示例

实例说明：

使用BIO模型编写一个服务器端，监听6666端口，当有客户端连接时，就启动一个线程与之通讯。
要求使用线程池机制改善，可以连接多个客户端。
服务端可以接收客户端发送的数据（telnet方式即可）

server端，client端使用os的telnet

// 创建线程池// 如果有客户端连接了，就创建一个线程与之通讯（单独写一个方法）ExecutorService threadPool= Executors.newCachedThreadPool();
// 创建serversocket
ServerSocket socket = new ServerSocket(6666);
while(true) {// 监听, 等待客户端连接final Socket socket = serverSocket.accept(); // 会阻塞①System.out.println("连接到了一个客户端");// 创建一个线程，与之通讯threadPool.execute(()-> {// 重写run，可以和客户端通讯})
}// 编写handler方法，和客户端通讯
public static void handler(Socket socket) {try {System.out.println("线程信息 id:" + Thread.currentThread().getId()+"名称=" + Thread.currentThread().getName());byte[] bytes = new Byte[1024];// 通过socket获取一个输入流InputStream is = socket.getInputStream();// 循环读取客户端发送的数据while(true) {int read = is.read(bytes); // 也会阻塞②if(read != -1) {System.out.println(new String(bytes, 0, read, Charset.UTF-8));// 输出客户端发送的数据} else {break;}}} catch(Exception e) {e.printStackTrace();}finally {System.out.println("关闭client的连接");try {socket.close();} catch(Exception e) {e.printStackTrace();}}
}

问题：

每个请求都需要创建独立的线程去响应客户端
当并发量较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大。
连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在read操作上，造成线程资源浪费。

3.Java NIO基本介绍

3.1 NIO中三个核心部分：

Channel（通道）
Buffer（缓冲区）
Selector（选择器）

NIO是面向缓存区的，或者面向块编程。

在这里插入图片描述

3.2 NIO非阻塞

通俗地说，NIO是可以做到用一个线程来处理多个操作的。假设有10000个请求过来，根据实际情况，可以分配50或100个线程来处理，不像之前的阻塞io那样，非得分配10000个。
Http2.0使用了多路复用的技术，做到同一个连接并发处理多个请求，而且并发请求的数量比http1.1大了好几个数量级。

3.3 buffer案例

public class BasicBuffer {public static void main(String[] args) {// 创建一个buffer，大小为5，即可以存放5个int类型数据IntBuffer intBuf =  IntBuffer.allocate(5);// 向buffer中存放数据//buf.put(10);//buf.put(11);for(int i = 0; i < buf.capacity(); i ++ ) {buf.put(i * 2);}// 将buf转换，读写切换buf.flip();while(buf.hasRemaining()) {System.out.println(bug.get()); // 0,2, 4, 6, 8}}
}

3.4 比较

BIO 是以流的方式处理数据，而NIO以块的方式处理数据，块I/O的效率比流I/O高很多
BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的。
BIO是基于字节流和字符流进行操作的，而NIO基于Channel（通道）和Buffer（缓存区）进行操作，数据总是从通道读取到缓存区中，或者从缓存区写入到通道中。Selector（选择器）用于监听多个通道的事件，比如（连接请求，数据到达等），因此单个线程就可以监听多个客户端通道。