Java面试必面技术点（一）——IO模型

马上进入“金九银十”的黄金九月，身边很多小伙伴也都在找工作。我认为简单的面试问题能答好，答出细节，比问啥都说会，再一深问就哑口无言来的太好。所以先来一个面试技术点总结专题总结一下面试高频出现的技术点。

面试经常被问到BIO、NIO和AIO有什么的区别？在工作中什么场景下用到过？下面就来深入了解下这些IO模型吧。

I/O模型简介

I/O 模型简单的理解：就是用什么样的通道进行数据的发送和接收，其很大程度上决定了程序通信的性能；

Java共支持3种网络编程模型/IO模式：BIO、NIO、AIO

重点概括：

BIO：同步阻塞IO。jdk1.4之前只有BIO，也就是我们在Java基础中的IO。同步阻塞的意思是在读写操作时，程序阻塞，直到操作完成后才进行下步操作。

NIO：同步非阻塞IO。 NIO的核心是Channel（通道）、Buffer（缓冲区）和Selector（选择器）。一个线程对应一个Selector，下边管理多个Channel，Channel相当于BIO中的连接.

AIO：异步非阻塞IO。与NIO不同，当进行读写操作时，只须直接调用API的read或write方法即可。这两种方法均为异步非阻塞的。

 

BIO

BIO（Block IO）同步阻塞IO，我们平常所说的IO指的就是BIO，也是Java基础中的IO；

Jdk1.4之前都是采用BIO的形式；

BIO服务器实现的模式是一个连接对应一个线程，即客户端有连接请求时服务器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。

如下图所示即为BIO模式，一个连接占用一个线程进行读写操作。

BIO缺点分析：

每个请求都需要创建独立的线程，与对应的客户端进行数据Read，业务处理，数据Write；

当并发数较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大；

连接建立后，如果当前线程暂时没有数据可读，则线程就阻塞在Read操作上，造成线程资源的浪费

NIO是事件驱动，即为连接中有数据，通道才打开；BIO不是事件驱动，连接一直保持，因此就造成了资源的浪费。

 

NIO

Java NIO全称Java Non-blocking IO，是指JDK提供的新API。从JDK1.4开始，Java提供了一系列改进输入/输出的新特性，被统称为NIO（也被成为New IO），是同步非阻塞的；

NIO相关的类都被放在java.nio包及其子包下，并且对原java.io包中的很多类进行改写；

NIO有三大核心部分：Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（选择器）；

NIO是面向缓冲区，或者被称为面向块（内存块也就是缓存）编程的，数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时间时可在缓冲区中前后移动，这就增加了处理过程中的灵活性，使用它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络；

如下图所示为BIO模式。一个线程对应一个Selector，Selector为多路复用器，可以管理多个Channel。当Channel中有消息发送过来时，Selector轮询到这个Channel，处理其数据，当Channel中没有数据，Selector去处理其他Channel中的数据，甚至是干自己的事情，这就使资源的利用率提高。现在常用的网络编程框架Netty也是NIO模式。

NIO优点：

Java NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发送请求或者读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所以直至数据变得可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。非阻塞写也是如此，一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。

 

AIO

对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。  即可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。

类似于AJAX的异步调用，AIO的读写方法都是异步执行，执行成功之后主动调用回调函数做下一步操作。

自我感觉AIO本来是为了改进因为BIO阻塞和同步带来的资源浪费。但是由于连接多的时候，要求同时启动和管理很多线程，资源占用相比BIO并没有很大优化，编程却变得更加复杂。所以AIO有点矫枉过正的意思。

 

补充：

 

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