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BIO、NIO、AIO 有什么区别？

news 来源：原创 2024/9/19 9:43:51

BIO、NIO、AIO 有什么区别？

1. BIO（Blocking I/O） - 阻塞式 I/O

特点：

示例：

2. NIO（Non-blocking I/O） - 非阻塞 I/O

特点：

示例：

3. AIO（Asynchronous I/O） - 异步 I/O

特点：

示例：

4. 总结对比

使用建议：

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BIO（Blocking I/O）、NIO（Non-blocking I/O） 和 AIO（Asynchronous I/O） 是 Java 中处理 I/O 操作的三种不同模型，主要区别在于 I/O 操作的阻塞方式和编程模式。下面是它们的详细区别：

1. BIO（Blocking I/O） - 阻塞式 I/O

BIO 是最传统的 I/O 模型，通常使用在较早的 Java 应用中（如 Java 1.4 之前）。在 BIO 模式下，I/O 操作是阻塞的，也就是说，当程序执行某个 I/O 操作（如读取或写入）时，会阻塞当前线程，直到该操作完成。

特点：

阻塞模式：一个线程处理一个连接，在 I/O 操作完成之前，线程会一直被阻塞。
简单、易理解：编程模型简单，每个客户端连接对应一个线程。
性能瓶颈：当连接数量较大时，每个连接都需要一个线程来处理，会导致线程资源耗尽，系统性能下降。
适用场景：适合连接数量少、业务逻辑简单的场景，比如早期的 Web 服务器或数据库连接。

示例：

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
while (true) {Socket socket = serverSocket.accept();  // 阻塞等待客户端连接// 处理客户端请求...
}

2. NIO（Non-blocking I/O） - 非阻塞 I/O

NIO 是在 Java 1.4 中引入的，提供了非阻塞 I/O 操作。在 NIO 模式下，I/O 操作不会阻塞线程，线程可以在等待 I/O 完成的同时做其他事情。NIO 使用了 Selector 来监控多个通道（Channel），从而实现单线程处理多个连接的能力。

特点：

非阻塞模式：线程可以请求某个通道的 I/O 操作，并在 I/O 操作无法立即完成时立即返回，而不会阻塞。
多路复用：通过 Selector 进行 I/O 多路复用，一个线程可以管理多个 I/O 通道，减少线程数量，提高资源利用率。
复杂度较高：相比 BIO，编程模型复杂，处理数据时需要手动维护通道的状态。
适用场景：适合高并发、多连接的场景，如聊天服务器、Web 服务器等。

示例：

Selector selector = Selector.open();
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);while (true) {selector.select();  // 阻塞等待有通道准备好Set<SelectionKey> selectedKeys = selector.selectedKeys();for (SelectionKey key : selectedKeys) {if (key.isAcceptable()) {// 处理新的连接请求} else if (key.isReadable()) {// 处理读事件}}
}

3. AIO（Asynchronous I/O） - 异步 I/O

AIO 是 Java 7 引入的异步 I/O 模型，完全异步非阻塞。在 AIO 模式下，I/O 操作是异步的，应用程序发出 I/O 请求后，操作系统会在 I/O 操作完成后通知应用程序或回调特定方法，而不是立即等待 I/O 完成。

特点：

完全异步非阻塞：I/O 操作完成后会有回调机制来通知，线程不需要一直等待。
编程模型简单：相比 NIO，AIO 模式下的编程更简洁，不需要手动轮询 Selector。
更适合长时间的 I/O 操作：比如需要等待网络响应时间较长的场景。
适用场景：高并发、需要处理大量连接的场景，但对于短连接场景，优势并不明显。

示例：

AsynchronousServerSocketChannel serverSocketChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));serverSocketChannel.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Object>() {@Overridepublic void completed(AsynchronousSocketChannel result, Object attachment) {// 处理新的连接serverSocketChannel.accept(null, this);  // 接收下一个连接}@Overridepublic void failed(Throwable exc, Object attachment) {// 处理失败}
});

4. 总结对比

特性	BIO（阻塞 I/O）	NIO（非阻塞 I/O）	AIO（异步 I/O）
I/O 模型	阻塞	非阻塞，多路复用	异步、回调通知
并发处理	每个连接一个线程	单线程管理多个连接	通过回调处理多个连接
编程复杂度	简单	较复杂	适中
适用场景	低并发、简单请求	高并发、大量短连接	高并发、大量长时间连接
性能	低，线程资源消耗大	较高，但编程复杂度高	高，线程消耗低，适合高并发