Java网络编程IO模型 --- BIO、NIO、AIO详解

简介: Java网络编程IO模型 --- BIO、NIO、AIO详解
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@[TOC]

一、I/O模型

1.1 I/O模型基本说明

I/O模型的简单理解: I/O模型就是用什么样的 通道进行数据的发送和接受,很大程度上 决定了程序通信的性能

1.2 Java支持的3种网络编程I/O模式

Java共支持 3种网络编程模型I/O模式: BIO、NIO、AIO

1.3 JavaBIO(同步阻塞)

JavaBIO:传统的阻塞模式

同步且阻塞(传统阻塞性),服务器实现模式为一个连接一个服务器,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

下图为BIO简单执行流程

在这里插入图片描述

传统的阻塞式

BIO的缺点是客户端一直在连接服务器,服务器会为每一个客户端开辟一个线程对客户端处理,但有时客户端不是一直对服务器进行IO操作的,所以这样会导致服务器阻塞,进而对服务器产生很多不必要的线程开销,资源浪费

1.4 JavaNIO (同步非阻塞)

JavaNIO:同步非阻塞

同步非阻塞,服务器实现模式为一个线程处理多个请求(连接),即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上(Selector),

多路复用轮询到连接有I/O请求就进行处理

下图为NIO简单执行流程

在这里插入图片描述

NIO的优点

由于客户端不是一直对服务器进行IO操作的,所以通过Selector选择器进行轮询,均匀分配到需要对服务器进行IO操作的客户端,这样就利用了客户端闲置的时间来节省服务器内存的消耗

当然,如果客户端数量增大,服务器就要再开一个Thread连接Selector进行轮询分配,以此类推,这样就充分的减少内存消耗

1.5 JavaAIO(异步非阻塞)

JavaAIO:异步非阻塞

异步非阻塞,AIO引入异步通道的概念,采用了Proactor模式,简化了程序编写,有效的请求才启动线程,它的特点是先由操作系统

完成后才通知服务端程序启动线程去处理,一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用

AIO目前并没有得到广泛的应用

AIO和操作系统有非常密切的关系

我们就不再进行画图讲解了,AIO了解即可

二、BIO、NIO、AIO适用场景分析

2.1 BIO应用场景

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,并发局限于应用中,JDK1.4 以前的唯一选择,但程序简单易理解

2.2 NIO应用场景

NIO方式适用于连接数目较多且连接比较短(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

2.3 AIO应用场景

AIO方式使用于连接数目较多且连接时间较长(重操作)的架构,比如相册服务器,充分调用OS操作系统参与并发操作,

编程比较复杂,JDK1.7开始支持

三、BIO、NIO、AIO的区别

名称 BIO NIO AIO
IO模型 同步阻塞 同步非阻塞(多路复用) 异步非阻塞
编程难度 简单 复杂 复杂
可靠性
吞吐量

BIO同步阻塞
到理发店理发,理发店人多,就一直等理发师,知道轮到自己理发

NIO同步非阻塞

到理发店理发,发现理发店人很多,就先告诉理发师说一会再来,自己先去干其它事情,一会再回来看看是否轮到了自己

AIO异步非阻塞

给理发师打电话,让理发师上门服务,自己干其它事情,理发师自己来家里理发

Netty

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⛲小结

以上就是【Bug 终结者】对Java网络编程IO模型简单的理解,小编认为Java中支持三种网络编程IO模型,BIO、NIO、AIONetty对NIO又做了一层封装,要学Netty,那就得先把网络编程模型搞懂,相信到这里,你已经对BIO、NIO、AIO有了一个大致的理解,通过本文能加固你对BIO、NIO、AIO的理解

如果这篇【文章】有帮助到你,希望可以给【 Bug 终结者】点个赞👍,创作不易,如果有对【 后端技术】、【 前端领域】感兴趣的小可爱,也欢迎关注❤️❤️❤️ 【 Bug 终结者】❤️❤️❤️,我将会给你带来巨大的【收获与惊喜】💝💝💝!
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