前言

我们知道，UNIX环境下常见的网络I/O模型有5种：

• 同步阻塞
• 同步非阻塞
• I/O复用
• 信号驱动
• 异步非阻塞

那么基于上述五种模型，Java中，随着NIO和AIO（NIO 2.0）的引入，一般具有以下三种网络编程模型：

• BIO
• NIO
• AIO

这次，我们就简单聊聊这三种网络编程模型。

BIO

BIO是一个经典的网络编程模型，是通常我们实现一个服务器端程序的过程。

步骤如下：

• 主线程accept请求阻塞。
• 请求到达，创建新的线程来处理这个socket，完成对客户端的响应。
• 主线程继续accept下一个请求。

这个模型的一个明显的缺点：

当客户端连接快速增长时，服务器端创建的线程也会骤增，系统性能可能会骤降。

因此，在该模型的基础上，可以创建线程池，从而避免对每个客户端线程都创建一个新的服务器端线程，进而提升性能（创建线程是很耗费资源的，尽管线程可以看做轻量级进程）。

可参考Tomcat的BIO Connector。

这种方式也有被称为“伪异步I/O”，因为它是把请求抛到线程池中异步等待处理。

NIO

Java的NIO类库从JDK1.4（Java4）开始引入，这里NIO主要指非阻塞I/O，主要使用Selector多路复用器来实现的。

Selector在Linux等主流操作系统中是通过epoll实现的。

epoll 详解

epoll 百度百科

Java NIO Selector 剖析

NIO的实现流程类似于select：

• 创建ServerSocketChannel监听客户端连接并绑定监听窗口，设置为非阻塞模式。
• 创建Reactor线程，创建多路复用器Selector并启动线程。
• 将ServerSocketChannel注册到Reactor线程的Selector上。监听accept事件。
• Selector在线程run方法中无限循环轮询准备就绪的key。
• Selector监听到新的客户端接入，处理新的请求，完成TCP三次握手，建立物理连接。
• 将新的客户端连接注册到Selector上，监听读操作。读取客户端发送的网络消息。
• 客户端发送的数据就绪则读取客户端请求，进行处理。

AIO

传说中的AIO其实是NIO 2.0，Java的AIO类库从JDK1.7（Java7）引入，它提供了异步文件通道和异步socket通道的实现。

AIO底层在Windows上是通过IOCP实现的，在Linux上则是通过epoll实现的。

IOCP 解读

IOCP 百度百科

LinuxAsynchronousChannelProvider.java

UnixAsynchronousServerSocketChannelImpl.java

流程：

• 创建AsynchronousServerSocketChannel，绑定监听端口。
• 调用AsynchronousServerSocketChannel的accpet方法，传入自己实现的CompletionHandler。包括上一步都是非阻塞的。
• 连接传入，回调CompletionHandler的completed方法，在里面，调用AsynchronousSocketChannel的read方法，传入负责处理数据的CompletionHandler。
• 数据就绪，触发负责处理数据的CompletionHandler的completed方法。继续做下一步处理即可。
• 写入操作类似，也需要传入CompletionHandler。

AIO比起NIO，有了不少的简化。

对比

说明

本文首发于CSDN，为博主本人创作，修改后搬运至阿里云开发者社区发表。