Java网络编程详解(BIO、NIO、AIO)

x33g5p2x  于2020-11-02 转载在 Java  
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本文会从传统的BIO到NIO再到AIO自浅至深介绍,并附上完整的代码讲解。网络编程的基本模型是C/S模型,即两个进程间的通信。服务端提供IP和监听端口,客户端通过连接操作向服务端监听的地址发起连接请求,通过三次握手连接,如果连接成功建立,双方就可以通过套接字进行通信。

在了解BIO,NIO,AIO之前先了解一下IO的几个概念:

1、同步:用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪。 例如自己亲自出马持银行卡到银行取钱;

2、异步:用户触发IO操作以后,可以去干别的事,IO操作完成以后再通知当前线程。例如让小弟去银行帮你取钱,你可以干别的事;

3、阻塞:当试图进行读写文件的时候,发现不可读取或没东西读,则进入等待状态直到可读。例如ATM排队取钱;

4、非阻塞:用户进程访问数据时,会马上返回一个状态值(可读或不可读),例如在银行柜台办理业务,先取个号,然后坐在椅子上做其它事,你可以不断问大堂经理排到了没有,大堂经理如果说还没到,你就不能去,直到广播通知你去办理,(使用非阻塞IO时,如果不能读写,Java调用会马上返回,当IO事件分发器通知可读写时,再继续进行读写,不断循环直到读写完成)。

同步阻塞(JAVA BIO),每一个socket套接字需要使用一个线程来处理。建立连接、进行读写操作的时候都可能阻塞。在服务器端如果要支持并发的连接时,需要更多的线程。连接不做任何事情的时候会造成不必要的线程开销,可通过线程池来改善。

NIO(同步非阻塞) ,基于事件驱动(在程序里,程序停止在那不动,你点击一个按钮,它就有反应了,过一会,又没反应了,你再点一下,它又继续运行),采用的Reactor模式(Reactor模式,首先是事件驱动的,有一个或多个并发输入源,有一个Service Handler,有多个Request Handlers;这个Service Handler会同步的将输入请求(Event)多路复用地分发给相应的Request Handler)。Reactor会处理所有客户端的Socket套接字的事件,然后派发到不同的线程中。这样就解决了BIO中为了支撑更多的Socket套接字而需要更多的线程。

AIO(异步非阻塞),AIO采用了Proactor模式,AIO与NIO的不同之处在于当AIO在进行读写操作时,不用先等通知,可直接调用相应的read/write方法,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,而NIO的通知是发生在动作之前的,是在可读、写的时候,Selector发现了这些事件后调用Handler处理。

更多关于Java BIO、NIO、AIO的介绍请点击阅读原文。

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