在Java中提供了三种IO模型:BIO、NIO、AIO,模型的选择决定了程序通信的性能。
BIO适用于连接数比较小的应用,这种IO模型对服务器资源要求比较高。
BIO适用于连接数目多、连接时间短的应用,比如聊天、弹幕、服务器间通讯等应用。
AIO适用于连接数目多、连接时间长的应用,比如相册服务器。
同步并阻塞模型,服务器会为每一个连接建立一个线程,如果连接过多,且线程不做任何事情,会极大的浪费资源,示意图如下:
流程:
同步非阻塞模型,服务器端用一个线程处理多个连接,客户端发送的连接请求会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有IO请求就进行处理:
NIO的非阻塞模式,使得一个线程从某通道发送请求或者读取数据时,如果目前没有可用的数据,不会使线程阻塞,在数据可读之前,该线程可以做其他的事情。
NIO有三大核心部分:
由图可知:
本质是可以读写数据的内存块,Channel读取或者写入的数据必须通过Buffer:
java.nio.Buffer抽象类的属性:
// Invariants: mark <= position <= limit <= capacity private int mark = -1; private int position = 0; private int limit; private int capacity;
通道是双向的,可以读操作、也可以写操作。
java.nio.channels.Channel接口的常用实现类:
FileChannel用于文件的数据读写,DatagramChannel用于UDP的数据读写,ServerSocketChannel和SocketChannel用于TCP的数据读写。
Selector选择器使用一个线程来维护。多个Channel会以事件的方式注册到同一个Selector,当有事件发生时,Selector会获取事件,然后针对每个事件进行响应的处理。这样就不必为每个连接创建一个线程,不用维护多线程,也不会有多线程之间的上下文切换导致的系统的开销。
Selector示意图:
异步非阻塞模型,AIO引入异步通道的概念,使用了Proactor,只有有效的请求才启动线程,特点是先由操作系统完成后,才通知服务器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。