本文經授權轉載自微信公眾號：漫話編程

周末午后，在家里面進行電話面試，我問了面試者幾個關于IO的問題，其中包括什么是BIO、NIO和AIO？三者有什么區別？具體如何使用等問題，但是面試者回答的并不是很滿意。于是我在面試評價中寫道："對Java的IO提醒理解不夠深入"。恰好被女朋友看到了。

Java IO

IO，常協作I/O，是Input/Output的簡稱，即輸入/輸出。通常指數據在內部存儲器（內存）和外部存儲器（硬盤、優盤等）或其他周邊設備之間的輸入和輸出。

輸入/輸出是信息處理系統（例如計算機）與外部世界（可能是人類或另一信息處理系統）之間的通信。

輸入是系統接收的信號或數據，輸出則是從其發送的信號或數據。

在Java中，提供了一些列API，可以供開發者來讀寫外部數據或文件。我們稱這些API為Java IO。

IO是Java中比較重要，且比較難的知識點，主要是因為隨著Java的發展，目前有三種IO共存。分別是BIO、NIO和AIO。

Java BIO

BIO 全稱Block-IO 是一種同步且阻塞的通信模式。是一個比較傳統的通信方式，模式簡單，使用方便。但并發處理能力低，通信耗時，依賴網速。

Java NIO

Java NIO，全程 Non-Block IO ，是Java SE 1.4版以后，針對網絡傳輸效能優化的新功能。是一種非阻塞同步的通信模式。

NIO 與原來的 I/O 有同樣的作用和目的, 他們之間最重要的區別是數據打包和傳輸的方式。原來的 I/O 以流的方式處理數據，而 NIO 以塊的方式處理數據。

面向流的 I/O 系統一次一個字節地處理數據。一個輸入流產生一個字節的數據，一個輸出流消費一個字節的數據。

面向塊的 I/O 系統以塊的形式處理數據。每一個操作都在一步中產生或者消費一個數據塊。按塊處理數據比按(流式的)字節處理數據要快得多。但是面向塊的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的優雅性和簡單性。

Java AIO

Java AIO，全程 Asynchronous IO，是異步非阻塞的IO。是一種非阻塞異步的通信模式。

在NIO的基礎上引入了新的異步通道的概念，并提供了異步文件通道和異步套接字通道的實現。

三種IO的區別

首先，我們站在宏觀的角度，重新畫一下重點：

BIO （Blocking I/O）：同步阻塞I/O模式。

NIO （New I/O）：同步非阻塞模式。

AIO （Asynchronous I/O）：異步非阻塞I/O模型。

那么，同步阻塞、同步非阻塞、異步非阻塞都是怎么回事呢？關于這部分內容也可以查看《漫話：如何給女朋友解釋什么是IO中的阻塞、非阻塞、同步、異步？》。

同步阻塞模式：這種模式下，我們的工作模式是先來到廚房，開始燒水，并坐在水壺面前一直等著水燒開。

同步非阻塞模式：這種模式下，我們的工作模式是先來到廚房，開始燒水，但是我們不一直坐在水壺前面等，而是回到客廳看電視，然后每隔幾分鐘到廚房看一下水有沒有燒開。

異步非阻塞I/O模型：這種模式下，我們的工作模式是先來到廚房，開始燒水，我們不一一直坐在水壺前面等，也不隔一段時間去看一下，而是在客廳看電視，水壺上面有個開關，水燒開之后他會通知我。

阻塞VS非阻塞：人是否坐在水壺前面一直等。

同步VS異步：水壺是不是在水燒開之后主動通知人。

適用場景

BIO方式適用于連接數目比較小且固定的架構，這種方式對服務器資源要求比較高，并發局限于應用中，JDK1.4以前的唯一選擇，但程序直觀簡單易理解。

NIO方式適用于連接數目多且連接比較短（輕操作）的架構，比如聊天服務器，并發局限于應用中，編程比較復雜，JDK1.4開始支持。

AIO方式適用于連接數目多且連接比較長（重操作）的架構，比如相冊服務器，充分調用OS參與并發操作，編程比較復雜，JDK7開始支持。

使用方式

使用BIO實現文件的讀取和寫入。

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User1?user?=?new?User1();
user.setName("hollis");
user.setAge(23);
System.out.println(user);

//Write?Obj?to?File
ObjectOutputStream?oos?=?null;
try?{
????oos?=?new?ObjectOutputStream(new?FileOutputStream("tempFile"));
????oos.writeObject(user);
}?catch?(IOException?e)?{
????e.printStackTrace();
}?finally?{
????IOUtils.closeQuietly(oos);
}

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File?file?=?new?File("tempFile");
ObjectInputStream?ois?=?null;
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????ois?=?new?ObjectInputStream(new?FileInputStream(file));
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????System.out.println(newUser);
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}?catch?(ClassNotFoundException?e)?{
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}?finally?{
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user.setName("hollis");
user.setAge(23);
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使用NIO實現文件的讀取和寫入。

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使用AIO實現文件的讀取和寫入

public?class?ReadFromFile?{??public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{????Path?file?=?Paths.get("/usr/a.txt");????AsynchronousFileChannel?channel?=?AsynchronousFileChannel.open(file);????ByteBuffer?buffer?=?ByteBuffer.allocate(100_000);????Future<Integer>?result?=?channel.read(buffer,?0);????while?(!result.isDone())?{??????ProfitCalculator.calculateTax();????}????Integer?bytesRead?=?result.get();????System.out.println("Bytes?read?["?+?bytesRead?+?"]");??}}class?ProfitCalculator?{??public?ProfitCalculator()?{??}??public?static?void?calculateTax()?{??}}public?class?WriteToFile?{??public?static?void?main(String[]?args)?throws?Exception?{????AsynchronousFileChannel?fileChannel?=?AsynchronousFileChannel.open(????????Paths.get("/asynchronous.txt"),?StandardOpenOption.READ,????????StandardOpenOption.WRITE,?StandardOpenOption.CREATE);????CompletionHandler<Integer,?Object>?handler?=?new?CompletionHandler<Integer,?Object>()?{??????@Override??????public?void?completed(Integer?result,?Object?attachment)?{????????System.out.println("Attachment:?"?+?attachment?+?"?"?+?result????????????+?"?bytes?written");????????System.out.println("CompletionHandler?Thread?ID:?"????????????+?Thread.currentThread().getId());??????}??????@Override??????public?void?failed(Throwable?e,?Object?attachment)?{????????System.err.println("Attachment:?"?+?attachment?+?"?failed?with:");????????e.printStackTrace();??????}????};????System.out.println("Main?Thread?ID:?"?+?Thread.currentThread().getId());????fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("Sample".getBytes()),?0,?"First?Write",????????handler);????fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("Box".getBytes()),?0,?"Second?Write",????????handler);??}}class?ReadFromFile?{
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????}
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????System.out.println("Main?Thread?ID:?"?+?Thread.currentThread().getId());
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????fileChannel.write(ByteBuffer.wrap("Box".getBytes()),?0,?"Second?Write",
????????handler);

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}

滴滴滴，水開了。

有道無術，術可成；有術無道，止于術

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的漫话：如何给女朋友解释什么是BIO、NIO和AIO？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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