IO的方式通常分為幾種，同步阻塞的BIO审轮、同步非阻塞的NIO肥哎、異步非阻塞的AIO辽俗。

一、BIO

?????在JDK1.4出來(lái)之前篡诽，我們建立網(wǎng)絡(luò)連接的時(shí)候采用BIO模式崖飘，需要先在服務(wù)端啟動(dòng)一個(gè)ServerSocket，然后在客戶(hù)端啟動(dòng)Socket來(lái)對(duì)服務(wù)端進(jìn)行通信杈女，默認(rèn)情況下服務(wù)端需要對(duì)每個(gè)請(qǐng)求建立一堆線程等待請(qǐng)求朱浴，而客戶(hù)端發(fā)送請(qǐng)求后，先咨詢(xún)服務(wù)端是否有線程相應(yīng)碧信，如果沒(méi)有則會(huì)一直等待或者遭到拒絕請(qǐng)求赊琳，如果有的話，客戶(hù)端會(huì)線程會(huì)等待請(qǐng)求結(jié)束后才繼續(xù)執(zhí)行砰碴。

二躏筏、NIO

????NIO本身是基于事件驅(qū)動(dòng)思想來(lái)完成的，其主要想解決的是BIO的大并發(fā)問(wèn)題： 在使用同步I/O的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中呈枉，如果要同時(shí)處理多個(gè)客戶(hù)端請(qǐng)求趁尼，或是在客戶(hù)端要同時(shí)和多個(gè)服務(wù)器進(jìn)行通訊，就必須使用多線程來(lái)處理猖辫。也就是說(shuō)酥泞，將每一個(gè)客戶(hù)端請(qǐng)求分配給一個(gè)線程來(lái)單獨(dú)處理。這樣做雖然可以達(dá)到我們的要求啃憎，但同時(shí)又會(huì)帶來(lái)另外一個(gè)問(wèn)題芝囤。由于每創(chuàng)建一個(gè)線程，就要為這個(gè)線程分配一定的內(nèi)存空間（也叫工作存儲(chǔ)器）辛萍，而且操作系統(tǒng)本身也對(duì)線程的總數(shù)有一定的限制悯姊。如果客戶(hù)端的請(qǐng)求過(guò)多，服務(wù)端程序可能會(huì)因?yàn)椴豢爸刎?fù)而拒絕客戶(hù)端的請(qǐng)求贩毕，甚至服務(wù)器可能會(huì)因此而癱瘓悯许。

??? NIO基于Reactor，當(dāng)socket有流可讀或可寫(xiě)入socket時(shí)辉阶，操作系統(tǒng)會(huì)相應(yīng)的通知引用程序進(jìn)行處理先壕，應(yīng)用再將流讀取到緩沖區(qū)或?qū)懭氩僮飨到y(tǒng)。? 也就是說(shuō)谆甜，這個(gè)時(shí)候垃僚，已經(jīng)不是一個(gè)連接就要對(duì)應(yīng)一個(gè)處理線程了，而是有效的請(qǐng)求规辱，對(duì)應(yīng)一個(gè)線程冈在，當(dāng)連接沒(méi)有數(shù)據(jù)時(shí)，是沒(méi)有工作線程來(lái)處理的按摘。

?? BIO與NIO一個(gè)比較重要的不同包券，是我們使用BIO的時(shí)候往往會(huì)引入多線程，每個(gè)連接一個(gè)單獨(dú)的線程炫贤；而NIO則是使用單線程或者只使用少量的多線程溅固，每個(gè)連接共用一個(gè)線程。

?NIO的最重要的地方是當(dāng)一個(gè)連接創(chuàng)建后兰珍，不需要對(duì)應(yīng)一個(gè)線程侍郭，這個(gè)連接會(huì)被注冊(cè)到多路復(fù)用器上面，所以所有的連接只需要一個(gè)線程就可以搞定掠河，當(dāng)這個(gè)線程中的多路復(fù)用器進(jìn)行輪詢(xún)的時(shí)候亮元，發(fā)現(xiàn)連接上有請(qǐng)求的話，才開(kāi)啟一個(gè)線程進(jìn)行處理唠摹，也就是一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程模式爆捞。

在NIO的處理方式中，當(dāng)一個(gè)請(qǐng)求來(lái)的話勾拉，開(kāi)啟線程進(jìn)行處理煮甥，可能會(huì)等待后端應(yīng)用的資源(JDBC連接等)，其實(shí)這個(gè)線程就被阻塞了藕赞，當(dāng)并發(fā)上來(lái)的話成肘，還是會(huì)有BIO一樣的問(wèn)題。

　　HTTP/1.1出現(xiàn)后斧蜕，有了Http長(zhǎng)連接双霍，這樣除了超時(shí)和指明特定關(guān)閉的http header外，這個(gè)鏈接是一直打開(kāi)的狀態(tài)的批销，這樣在NIO處理中可以進(jìn)一步的進(jìn)化洒闸，在后端資源中可以實(shí)現(xiàn)資源池或者隊(duì)列，當(dāng)請(qǐng)求來(lái)的話风钻，開(kāi)啟的線程把請(qǐng)求和請(qǐng)求數(shù)據(jù)傳送給后端資源池或者隊(duì)列里面就返回顷蟀，并且在全局的地方保持住這個(gè)現(xiàn)場(chǎng)(哪個(gè)連接的哪個(gè)請(qǐng)求等)菇绵，這樣前面的線程還是可以去接受其他的請(qǐng)求甫恩，而后端的應(yīng)用的處理只需要執(zhí)行隊(duì)列里面的就可以了，這樣請(qǐng)求處理和后端應(yīng)用是異步的.當(dāng)后端處理完吗蚌，到全局地方得到現(xiàn)場(chǎng)布朦，產(chǎn)生響應(yīng)囤萤，這個(gè)就實(shí)現(xiàn)了異步處理。

三是趴、AIO

???? 與NIO不同涛舍，當(dāng)進(jìn)行讀寫(xiě)操作時(shí)，只須直接調(diào)用API的read或write方法即可唆途。這兩種方法均為異步的富雅，對(duì)于讀操作而言掸驱，當(dāng)有流可讀取時(shí)，操作系統(tǒng)會(huì)將可讀的流傳入read方法的緩沖區(qū)没佑，并通知應(yīng)用程序毕贼；對(duì)于寫(xiě)操作而言，當(dāng)操作系統(tǒng)將write方法傳遞的流寫(xiě)入完畢時(shí)蛤奢，操作系統(tǒng)主動(dòng)通知應(yīng)用程序鬼癣。? 即可以理解為，read/write方法都是異步的啤贩，完成后會(huì)主動(dòng)調(diào)用回調(diào)函數(shù)待秃。? 在JDK1.7中，這部分內(nèi)容被稱(chēng)作NIO.2痹屹，主要在java.nio.channels包下增加了下面四個(gè)異步通道：

AsynchronousSocketChannel

AsynchronousServerSocketChannel

AsynchronousFileChannel

AsynchronousDatagramChannel

其中的read/write方法章郁，會(huì)返回一個(gè)帶回調(diào)函數(shù)的對(duì)象，當(dāng)執(zhí)行完讀取/寫(xiě)入操作后痢掠，直接調(diào)用回調(diào)函數(shù)驱犹。

BIO是一個(gè)連接一個(gè)線程。

NIO是一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程足画。

AIO是一個(gè)有效請(qǐng)求一個(gè)線程雄驹。

先來(lái)個(gè)例子理解一下概念，以銀行取款為例：

同步 ： 自己親自出馬持銀行卡到銀行取錢(qián)（使用同步IO時(shí)淹辞，Java自己處理IO讀寫(xiě)）医舆；

異步 ： 委托一小弟拿銀行卡到銀行取錢(qián)，然后給你（使用異步IO時(shí)象缀，Java將IO讀寫(xiě)委托給OS處理蔬将，需要將數(shù)據(jù)緩沖區(qū)地址和大小傳給OS(銀行卡和密碼)，OS需要支持異步IO操作API）央星；

阻塞 ： ATM排隊(duì)取款霞怀，你只能等待（使用阻塞IO時(shí)，Java調(diào)用會(huì)一直阻塞到讀寫(xiě)完成才返回）莉给；

非阻塞 ： 柜臺(tái)取款毙石，取個(gè)號(hào)，然后坐在椅子上做其它事颓遏，等號(hào)廣播會(huì)通知你辦理徐矩，沒(méi)到號(hào)你就不能去，你可以不斷問(wèn)大堂經(jīng)理排到了沒(méi)有叁幢，大堂經(jīng)理如果說(shuō)還沒(méi)到你就不能去（使用非阻塞IO時(shí)滤灯，如果不能讀寫(xiě)Java調(diào)用會(huì)馬上返回，當(dāng)IO事件分發(fā)器會(huì)通知可讀寫(xiě)時(shí)再繼續(xù)進(jìn)行讀寫(xiě)，不斷循環(huán)直到讀寫(xiě)完成）

Java對(duì)BIO鳞骤、NIO窒百、AIO的支持：

Java BIO ： 同步并阻塞，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式為一個(gè)連接一個(gè)線程豫尽，即客戶(hù)端有連接請(qǐng)求時(shí)服務(wù)器端就需要啟動(dòng)一個(gè)線程進(jìn)行處理贝咙，如果這個(gè)連接不做任何事情會(huì)造成不必要的線程開(kāi)銷(xiāo)，當(dāng)然可以通過(guò)線程池機(jī)制改善拂募。

Java NIO ： 同步非阻塞，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式為一個(gè)請(qǐng)求一個(gè)線程窟她，即客戶(hù)端發(fā)送的連接請(qǐng)求都會(huì)注冊(cè)到多路復(fù)用器上陈症，多路復(fù)用器輪詢(xún)到連接有I/O請(qǐng)求時(shí)才啟動(dòng)一個(gè)線程進(jìn)行處理。

Java AIO(NIO.2) ： 異步非阻塞震糖，服務(wù)器實(shí)現(xiàn)模式為一個(gè)有效請(qǐng)求一個(gè)線程录肯，客戶(hù)端的I/O請(qǐng)求都是由OS先完成了再通知服務(wù)器應(yīng)用去啟動(dòng)線程進(jìn)行處理，

BIO吊说、NIO论咏、AIO適用場(chǎng)景分析:

BIO方式適用于連接數(shù)目比較小且固定的架構(gòu)，這種方式對(duì)服務(wù)器資源要求比較高颁井，并發(fā)局限于應(yīng)用中厅贪，JDK1.4以前的唯一選擇，但程序直觀簡(jiǎn)單易理解雅宾。

NIO方式適用于連接數(shù)目多且連接比較短（輕操作）的架構(gòu)养涮，比如聊天服務(wù)器，并發(fā)局限于應(yīng)用中眉抬，編程比較復(fù)雜贯吓，JDK1.4開(kāi)始支持。

AIO方式使用于連接數(shù)目多且連接比較長(zhǎng)（重操作）的架構(gòu)蜀变，比如相冊(cè)服務(wù)器悄谐，充分調(diào)用OS參與并發(fā)操作，編程比較復(fù)雜库北，JDK7開(kāi)始支持爬舰。

另外，I/O屬于底層操作贤惯，需要操作系統(tǒng)支持洼专，并發(fā)也需要操作系統(tǒng)的支持，所以性能方面不同操作系統(tǒng)差異會(huì)比較明顯孵构。

在高性能的I/O設(shè)計(jì)中屁商，有兩個(gè)比較著名的模式Reactor和Proactor模式，其中Reactor模式用于同步I/O，而Proactor運(yùn)用于異步I/O操作蜡镶。

在比較這兩個(gè)模式之前雾袱，我們首先的搞明白幾個(gè)概念，什么是阻塞和非阻塞官还，什么是同步和異步,同步和異步是針對(duì)應(yīng)用程序和內(nèi)核的交互而言的芹橡，同步指的是用戶(hù)進(jìn)程觸發(fā)IO操作并等待或者輪詢(xún)的去查看IO操作是否就緒，而異步是指用戶(hù)進(jìn)程觸發(fā)IO操作以后便開(kāi)始做自己的事情望伦，而當(dāng)IO操作已經(jīng)完成的時(shí)候會(huì)得到IO完成的通知林说。而阻塞和非阻塞是針對(duì)于進(jìn)程在訪問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)候，根據(jù)IO操作的就緒狀態(tài)來(lái)采取的不同方式屯伞，說(shuō)白了是一種讀取或者寫(xiě)入操作函數(shù)的實(shí)現(xiàn)方式腿箩，阻塞方式下讀取或者寫(xiě)入函數(shù)將一直等待，而非阻塞方式下劣摇，讀取或者寫(xiě)入函數(shù)會(huì)立即返回一個(gè)狀態(tài)值珠移。

?一般來(lái)說(shuō)I/O模型可以分為：同步阻塞，同步非阻塞末融，異步阻塞钧惧，異步非阻塞IO

同步阻塞IO：在此種方式下，用戶(hù)進(jìn)程在發(fā)起一個(gè)IO操作以后勾习，必須等待IO操作的完成浓瞪，只有當(dāng)真正完成了IO操作以后，用戶(hù)進(jìn)程才能運(yùn)行语卤。JAVA傳統(tǒng)的IO模型屬于此種方式追逮！

同步非阻塞IO:在此種方式下，用戶(hù)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)IO操作以后邊可返回做其它事情粹舵，但是用戶(hù)進(jìn)程需要時(shí)不時(shí)的詢(xún)問(wèn)IO操作是否就緒钮孵，這就要求用戶(hù)進(jìn)程不停的去詢(xún)問(wèn)，從而引入不必要的CPU資源浪費(fèi)眼滤。其中目前JAVA的NIO就屬于同步非阻塞IO巴席。

異步阻塞IO：此種方式下是指應(yīng)用發(fā)起一個(gè)IO操作以后，不等待內(nèi)核IO操作的完成诅需，等內(nèi)核完成IO操作以后會(huì)通知應(yīng)用程序漾唉，這其實(shí)就是同步和異步最關(guān)鍵的區(qū)別，同步必須等待或者主動(dòng)的去詢(xún)問(wèn)IO是否完成堰塌，那么為什么說(shuō)是阻塞的呢赵刑？因?yàn)榇藭r(shí)是通過(guò)select系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成的，而select函數(shù)本身的實(shí)現(xiàn)方式是阻塞的场刑，而采用select函數(shù)有個(gè)好處就是它可以同時(shí)監(jiān)聽(tīng)多個(gè)文件句柄般此，從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性！