一文讲清 AIO BIO NIO的区别

引言

在 Java 编程中，BIO（Blocking I/O）、NIO（Non-blocking I/O）和 AIO（Asynchronous I/O）是三种不同的 I/O 模型，它们在处理输入输出操作时有着不同的机制和特点，但是市面上大部分都是文字讲解不够深刻，本篇文章力求讲清楚他们三者的区别

BIO同步阻塞

BIO(Blocking-IO)即同步阻塞模型，这也是最初的IO模型，也就是当调用内核的read()函数后，内核在执行数据准备、复制阶段的IO操作时，应用线程都是阻塞的，所以本次IO操作则被称为同步阻塞式IO，如下：

  

当程序中需要进行IO操作时，会先调用内核提供的read()函数，但在之前分析过IO的工作原理，IO会经过“设备→内核缓冲区→程序缓冲区”这个过程，该过程必然是耗时的，在同步阻塞模型中，程序中的线程发起IO调用后，会一直挂起等待，直至数据成功拷贝至程序缓冲区才会继续往下执行。

NIO非阻塞式 I/O

非阻塞式 I/O，是 Java 1.4 引入的新 I/O 模型。它基于通道（Channel）和缓冲区（Buffer）进行操作，线程在进行 I/O 操作时，如果没有数据可用或无法立即完成操作，不会被阻塞，而是可以继续执行其他任务。通过选择器（Selector）可以实现一个线程管理多个通道的 I/O 操作。

当应用程序中发起IO调用后，内核并不阻塞当前线程，而是立马返回一个“数据未就绪”的信息给应用程序，而应用程序这边则一直反复轮询去问内核：数据有没有准备好？直到最终数据准备好了之后，内核返回“数据已就绪”状态，紧接着再由进程去处理数据

AIO 异步 I/O

即异步 I/O，是 Java 7 引入的异步 I/O 模型。在 AIO 中，当进行 I/O 操作时，线程不会等待操作完成，而是在操作完成后会通过回调函数或 Future 对象通知线程。线程在发起 I/O 操作后可以继续执行其他任务，从而实现真正的异步处理。

 在AIO模型中，同样会基于信号驱动实现，在最开始会先调用aio_read、sigaction函数，然后用户进程中会创建出一个信号处理程序，同时用户进程可立马返回执行其他操作，在数据写入到内核、且从内核拷贝到用户缓冲区后，内核会通知对应的用户进程对数据进行处理。