Java BIO NIO AIO区别与使用

Java BIO NIO AIO区别与使用

摘要
BIO 全称Block-IO 是一种同步且阻塞的通信模式。是一个比较传统的通信方式,模式简单,使用方便。但并发处理能力低,通信耗时,依赖网速。

Java BIO

使用BIO实现文件的读取和写入。

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//Initializes The Object
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);
}

//Read Obj from File
File file = new File("tempFile");
ObjectInputStream ois = null;
try {
ois = new ObjectInputStream(new FileInputStream(file));
User1 newUser = (User1) ois.readObject();
System.out.println(newUser);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} catch (ClassNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
IOUtils.closeQuietly(ois);
try {
FileUtils.forceDelete(file);
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}

Java NIO

Java NIO,全程 Non-Block IO ,是Java SE 1.4版以后,针对网络传输效能优化的新功能。是一种非阻塞同步的通信模式。NIO 与原来的 I/O 有同样的作用和目的, 他们之间最重要的区别是数据打包和传输的方式。原来的 I/O 以流的方式处理数据,而 NIO 以块的方式处理数据。面向流的 I/O 系统一次一个字节地处理数据。一个输入流产生一个字节的数据,一个输出流消费一个字节的数据。面向块的 I/O 系统以块的形式处理数据。每一个操作都在一步中产生或者消费一个数据块。按块处理数据比按(流式的)字节处理数据要快得多。但是面向块的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的优雅性和简单性。

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static void readNIO() {
String pathname = "C:\\Users\\adew\\Desktop\\jd-gui.cfg";
FileInputStream fin = null;
try {
fin = new FileInputStream(new File(pathname));
FileChannel channel = fin.getChannel();

int capacity = 100;// 字节
ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(capacity);
int length = -1;

while ((length = channel.read(bf)) != -1) {

bf.clear();
byte[] bytes = bf.array();
System.out.write(bytes, 0, length);
System.out.println();
}

channel.close();

} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (fin != null) {
try {
fin.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

static void writeNIO() {
String filename = "out.txt";
FileOutputStream fos = null;
try {

fos = new FileOutputStream(new File(filename));
FileChannel channel = fos.getChannel();
ByteBuffer src = Charset.forName("utf8").encode("你好你好你好你好你好");
int length = 0;

while ((length = channel.write(src)) != 0) {
System.out.println("写入长度:" + length);
}

} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (fos != null) {
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}

Java AIO

Java AIO,全程 Asynchronous IO,是异步非阻塞的IO。是一种非阻塞异步的通信模式。在NIO的基础上引入了新的异步通道的概念,并提供了异步文件通道和异步套接字通道的实现。

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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);

}
}

三种IO的区别

首先,我们站在宏观的角度,重新画一下重点:

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):异步非阻塞I/O模型。

同步请求,A调用B,B的处理是同步的,在处理完之前他不会通知A,只有处理完之后才会明确的通知A。

异步请求,A调用B,B的处理是异步的,B在接到请求后先告诉A我已经接到请求了,然后异步去处理,处理完之后通过回调等方式再通知A。

所以说,同步和异步最大的区别就是被调用方的执行方式和返回时机。同步指的是被调用方做完事情之后再返回,异步指的是被调用方先返回,然后再做事情,做完之后再想办法通知调用方。

阻塞请求,A调用B,A一直等着B的返回,别的事情什么也不干。

非阻塞请求,A调用B,A不用一直等着B的返回,先去忙别的事情了。

所以说,阻塞非阻塞最大的区别就是在被调用方返回结果之前的这段时间内,调用方是否一直等待。阻塞指的是调用方一直等待别的事情什么都不做。非阻塞指的是调用方先去忙别的事情。

同步阻塞模式:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,并坐在水壶面前一直等着水烧开。

同步非阻塞模式:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,但是我们不一直坐在水壶前面等,而是回到客厅看电视,然后每隔几分钟到厨房看一下水有没有烧开。

异步非阻塞I/O模型:这种模式下,我们的工作模式是先来到厨房,开始烧水,我们不一一直坐在水壶前面等,也不隔一段时间去看一下,而是在客厅看电视,水壶上面有个开关,水烧开之后他会通知我。

阻塞VS非阻塞:人是否坐在水壶前面一直等。

同步VS异步:水壶是不是在水烧开之后主动通知人。

适用场景

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构,这种方式对服务器资源要求比较高,并发局限于应用中,JDK1.4以前的唯一选择,但程序直观简单易理解。

NIO方式适用于连接数目多且连接比较短(轻操作)的架构,比如聊天服务器,并发局限于应用中,编程比较复杂,JDK1.4开始支持。

AIO方式适用于连接数目多且连接比较长(重操作)的架构,比如相册服务器,充分调用OS参与并发操作,编程比较复杂,JDK7开始支持。

参考自

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# java

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