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阻塞(Block)和非阻塞(Non-Block)

阻塞和非阻塞是进程在访问数据的时候，数据是否准备就绪的一种处理方式,当数据没有准备的时候。

• 阻塞：往往需要等待缓冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情，否则一直等待在那里。
• 非阻塞:当我们的进程访问我们的数据缓冲区的时候，如果数据没有准备好则直接返回，不会等待。如果数据已经准备好，也直接返回

同步(Synchronization)和异步(Asynchronous)

同步和异步都是基于应用程序和操作系统处理 IO 事件所采用的方式

• 同步：是应用程序要直接参与 IO 读写 的操作

• 异步：所有的 IO 读写交给操作系统去处理，应用程序只需要等待通知

同步方式在处理 IO 事件的时候，必须阻塞在某个方法上面等待 IO 事件完成(阻塞 IO 事件或者通过轮询 IO 事件的方式),对于异步来说，所有的 IO 读写都交给了操作系统。这个时候，可以去做其他的事情，并不需要去完成真正的 IO 操作，当操作完成 IO 后，会给我们的应用程序一个通知

BIO模型

BIO是blocking I/O的简称，属于同步阻塞IO，就是服务端为每一个请求分配一个线程进行后续的处理 当客户端新来一个后，后端的线程数就增加一个，大家都支持线程的创建，销毁都是比较耗费系统资源的，频繁的创建线程会浪费大量的资源，而且当客户端连接数比较大的时候，服务端开启的线程就会越多，性能也会明显的下降，严重的话会导致OOM 并且当客户端创建后，没有后续的操作，会进行阻塞操作，也会浪费服务端的资源，因此就有了NIO模型

NIO模型

NIO是New IO 或者 non-block IO的简称，属于非阻塞IO，NIO有三大核心组件：Buffer（缓冲区）、Channel（通道）、Selector（多路复用器/选择器）

• Buffer

  • NIO中，所有的读写操作都是基于缓冲区完成，底层是通过数组实现，比较常用的缓冲区ByteBuffer，不同的Java基本类型都有对应的缓冲区对象，例如：CharBuffer、IntBuffer、LongBuffer等

• Channel

  • BIO中是基于Stream流来实现，而NIO则是基于Channel通道来实现，通道顾名思义是双向的，即可以读也可以写，而Stream只能基于单向操作

• Selector

  • Selector多路复用器，会不断的轮训注册上的Channel，如果某个Channel发生读写事件，这个Channel就会从处于就绪操作，会被Selector轮询出来，，然后通过SelectionKey获取就绪Channel的集合，进⾏IO的读写操作

从模型图可以看出，NIO模型优于BIO模型，主要是因为：

• 通过多路复用器不停的轮询实现了一个线程处理多个通道，这样可以避免线程上下文切换导致系统的额外开销
• NIO不需要进来就为每个客户端开启一个线程，只有通道发生事件时，才会进行读写操作，这样可以减少系统的开销

AIO模型

• 从NIO可以看出Selector多路服务器在不停轮询时，如果没有事件发生，也会进行阻塞，不同的进行轮询操作，也会浪费系统的资源，这个时候就产生了AIO模型
• AIO是asynchronous I/O的简称，是异步IO，该异步IO是需要依赖于操作系统底层的异步IO实现。客户端连接进来后，用户线程通过系统调用，告知操作系统启动某个IO操作，用户线程返回，当某个IO线程发生读写操作后，操作系统内核在整个IO操作完成后，在通知服务端，进行后续的读写操作
• AIO做到正在的异步操作，但是需要操作系统的支持，在NOP中的路复用模型中，不停的轮询将事件通知用户线程，有用户线程自行读取数据，处理数据；而在AIO中，当用户线程收到通知时，数据已经被内核读取完毕，并放在了用户线程指定的缓冲区内，内核在IO完成后通知用户线程直接使用即可

目前AIO的不足：

• 完成事件的注册与传递需要操作系统底层提供大量的支持工作，Windows系统通过IOCP实现了真正的异步I/O，但是我们都知道window作为服务器的比较少，作为百万件的高并发基本上没有使用Windows操作系统
• Linux系统，对于异步IO模型起步完，所以现在基本上都采用NIO多路复用模型模式