BIO、NIO与AIO

Java中的IO部分比较复杂,具体可参看书籍《Java NIO》和《Netty权威指南》。在此,仅对BIO、NIO和AIO进行概述性梳理,未涉及到具体实现细节,后续有空将深入展开。

同步IO和异步IO

参考答案:
IO操作主要分为两个步骤,即发起IO请求和实际IO操作,同步IO与异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞。
若实际IO操作阻塞请求进程,即请求进程需要等待或者轮询查看IO操作是否就绪,则为同步IO。
若实际IO操作并不阻塞请求进程,而是由操作系统来进行实际IO操作并将结果返回,则为异步IO。

阻塞IO和非阻塞IO

参考答案:
IO操作主要分为两个步骤,即发起IO请求和实际IO操作,阻塞IO与非阻塞IO的区别就在于第一个步骤是否阻塞。
若发起IO请求后请求线程一直等待实际IO操作完成,则为阻塞IO。
若发起IO请求后请求线程返回而不会一直等待,即为非阻塞IO。

BIO、NIO和AIO

参考答案:
BIO表示同步阻塞式IO,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端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,当然也可以通过线程池机制进行改善。
NIO表示同步非阻塞IO,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
AIO表示异步非阻塞IO,服务器实现模式为一个有效请求一个线程,客户端的I/O请求都是由操作系统先完成IO操作后再通知服务器应用来启动线程进行处理。
应用场景:
  • BIO适用于连接数目比较小且固定的架构,该方式对服务器资源要求比较高,JDK 1.4以前的唯一选择。
  • NIO适用于连接数目多且连接比较短(轻操作)的架构,如聊天服务器,编程复杂,JDK 1.4开始支持,如在Netty框架中使用。
  • AIO适用于连接数目多且连接比较长(重操作)的架构,如相册服务器,充分调用操作系统参与并发操作,编程复杂,JDK 1.7开始支持。
备注:在大多数场景下,不建议直接使用JDK的NIO类库(门槛很高),除非精通NIO编程或者有特殊的需求。在绝大多数的业务场景中,可以使用NIO框架Netty来进行NIO编程,其既可以作为客户端也可以作为服务端,且支持UDP和异步文件传输,功能非常强大。

扩展面试题

问:谈一谈对同步IO和与异步IO的理解?
  • 同步是指用户进程触发IO操作并等待或轮询查看IO操作是否就绪。
  • 异步是指用户进程触发IO操作后便开始做其他事情,当IO操作完成时用户进程会得到相应的通知
问:谈一谈对阻塞与非阻塞的理解(针对IO操作)?
  • 在阻塞状态下,如果没有东西可读或不可写,读写函数将进入等待状态,直到有东西可读或可写再返回。
  • 非阻塞状态下,如果没有东西可读或不可写,读写函数马上返回,而并不会等待。
特殊说明:
以上两个题的参考答案仅供大家参考,与「BIO、NIO和AIO」部分的参考答案类似,只是个人觉得后者更有助于理解。另外,IO操作部分涉及的内容真的很多,此次仅为概述性总结,后续有机会重点展开。
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