Java中AIO、BIO、NIO应用场景及区别
作者：激流丶
一、AIO、BIO、NIO 的区别
AIO（异步 I/O）：AIO 是 Java NIO 2 中新增的一种 I/O 模式，它的特点是 I/O 操作不会阻塞线程，而是在后台由操作系统完成，完成后会通知应用程序。AIO 可以让应用程序在等待 I/O 完成时执行其他任务，提高了系统的并发性能。AIO 适用于高并发的网络应用，比如聊天室、多人在线游戏等。
BIO（阻塞 I/O）：BIO 是 Java 中最早的一种 I/O 模式，它的特点是 I/O 操作会阻塞线程，直到 I/O 操作完成。BIO 的缺点是并发性能较差，因为每个线程都会阻塞等待 I/O 完成。BIO 适用于连接数较少的网络应用，比如 Web 应用中的 Servlet。
NIO（非阻塞 I/O）：NIO 是 Java 中的一种 I/O 模式，它的特点是 I/O 操作不会阻塞线程，但是需要轮询操作系统的 I/O 事件来判断是否有 I/O 操作完成。NIO 可以让应用程序在等待 I/O 完成时执行其他任务，提高了系统的并发性能。NIO 适用于连接数较多、并发性要求较高的网络应用，比如高性能的服务器应用、网关应用等。
二、应用场景
AIO、BIO、NIO 适用于 Java 网络编程，可以用于开发各种网络应用。以下是它们的一些应用场景：
AIO：适用于高并发的网络应用，比如聊天室、多人在线游戏等。
BIO：适用于连接数较少的网络应用，比如 Web 应用中的 Servlet。
NIO：适用于连接数较多、并发性要求较高的网络应用，比如高性能的服务器应用、网关应用等。
三、NIO 的举例
假设有一个服务器需要同时处理多个客户端请求，传统的 BIO 模式需要为每个客户端请求创建一个线程，这样会导致线程数量过多，占用大量的系统资源。而 NIO 模式可以通过单线程处理多个客户端请求，极大地减少了线程数量，提高了系统的并发性能（详细可了解后面的IO多路复用）。
具体实现方法是，使用 NIO 的 Selector 对象来监听多个通道的事件，当某个通道有事件发生时，Selector 会通知应用程序处理该事件。下面是一个简单的 NIO 服务器实现代码：
package com.pany.camp.io;
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.ByteBuffer;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.nio.channels.SocketChannel;
import java.util.Iterator;
import java.util.Set;
public class NIOServer {
public static void main(String[] args) throws IOException {
// 创建一个 Selector 对象
Selector selector = Selector.open();
// 创建一个 ServerSocketChannel 对象，并绑定到指定端口
ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
serverSocketChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(8080));
serverSocketChannel.configureBlocking(false);
// 将 ServerSocketChannel 注册到 Selector 中，监听 ACCEPT 事件
serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
while (true) {
// 阻塞等待事件发生
selector.select();
// 处理事件
Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
Iterator<SelectionKey> iterator = selectionKeys.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
SelectionKey selectionKey = iterator.next();
if (selectionKey.isAcceptable()) {
// 处理 ACCEPT 事件
ServerSocketChannel ssc = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
SocketChannel socketChannel = ssc.accept();
socketChannel.configureBlocking(false);
socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
} else if (selectionKey.isReadable()) {
// 处理 READ 事件
SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
socketChannel.read(buffer);
buffer.flip();
System.out.println("Received message: " + new String(buffer.array()));
}
// 处理完事件后，将该事件从 selectedKeys 集合中移除
iterator.remove();
}
}
}
}以上代码创建了一个 NIO 服务器，使用单线程处理多个客户端请求。当有客户端连接时，会触发 ACCEPT 事件，将该客户端的 SocketChannel 注册到 Selector 中，监听 READ 事件。当客户端发送数据时，会触发 READ 事件，服务器可以读取客户端发送的数据并进行处理。
四、NIO 在 Netty 中的使用
Netty 是一个基于 NIO 的高性能网络编程框架，它封装了 NIO 的底层细节，提供了更加简单易用的 API，使得开发高性能的网络应用变得更加容易。下面是 Netty 中 NIO 的一些应用：
Channel：在 Netty 中，Channel 是 NIO 中的 SocketChannel 的封装，它提供了更加简单易用的 API，比如可以通过 ChannelPipeline 来实现数据的编解码、流量控制、拆包粘包等功能。
EventLoop：在 Netty 中，EventLoop 是 NIO 中的 Selector 的封装，它负责处理所有的 I/O 事件，包括连接、读、写等事件。通过 EventLoop 的多线程处理能力，可以实现高并发的网络应用。
ByteBuf：在 Netty 中，ByteBuf 是 NIO 中的 ByteBuffer 的封装，它提供了更加灵活的内存管理方式，可以实现零拷贝的数据传输。
ChannelFuture：在 Netty 中，ChannelFuture 是 NIO 中的 Future 的封装，它提供了更加简单易用的异步编程方式，可以实现非阻塞的网络应用。
ChannelHandlerContext：在 Netty 中，ChannelHandlerContext 是 ChannelPipeline 中的一个节点，它提供了更加灵活的事件处理方式，可以实现自定义的数据编解码、流量控制、拆包粘包等功能。
Netty 是一个基于 NIO 的高性能网络编程框架，它封装了 NIO 的底层细节，提供了更加简单易用的 API，使得开发高性能的网络应用变得更加容易。
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