一、事件分离器

在IO读写时，把 IO请求 与 读写操作 分离调配进行，需要用到事件分离器。根据处理机制的不同，事件分离器又分为：同步的Reactor和异步的Proactor。

Reactor模型：

• 应用程序在事件分离器注册 读就绪事件 和 读就绪事件处理器

• 事件分离器等待读就绪事件发生

• 读就绪事件发生，激活事件分离器，分离器调用 读就绪事件处理器（即：可以进行读操作了，开始读）

• 读事件处理器开始进行读操作，把读到的数据提供给程序使用

Proactor模型：

• 应用程序在事件分离器注册 读完成事件 和 读完成事件处理器，并向操作系统发出异步读请求

• 事件分离器等待操作系统完成读取

• 在分离器等待过程中，操作系统利用并行的内核线程执行实际的读操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成

• 事件分离器监听到 读完成事件 后，激活 读完成事件的处理器

• 读完成事件处理器 处理用户自定义缓冲区中的数据给应用程序使用

同步和异步的区别就在于 读 操作由谁完成：同步的Reactor是指程序发出读请求后，由分离器监听到可以进行读操作时（需要获得读操作条件）通知事件处理器进行读操作，异步的Proactor是指程序发出读请求后，操作系统立刻异步地进行读操作了，读完之后在通知分离器，分离器激活处理器直接取用已读到的数据。

二、同步阻塞IO（BIO）

在JDK1.4出来之前，我们建立网络连接的时候采用BIO模式，需要先在服务端启动一个ServerSocket，然后在客户端启动Socket来对服务端进行通信，默认情况下服务端需要对每个请求建立一堆线程等待请求，而客户端发送请求后，先咨询服务端是否有线程相应，如果没有则会一直等待或者遭到拒绝请求，如果有的话，客户端会线程会等待请求结束后才继续执行。

服务器实现模式：一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端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。

通过线程池机制优化了BIO模型

三、同步非阻塞IO（NIO）

New IO是对BIO的改进，基于Reactor模型。我们知道，一个socket连接只有在特点时候才会发生数据传输IO操作，大部分时间这个“数据通道”是空闲的，但还是占用着线程。NIO作出的改进就是“一个请求一个线程”，在连接到服务端的众多socket中，只有需要进行IO操作的才能获取服务端的处理线程进行IO。这样就不会因为线程不够用而限制了socket的接入。客户端的socket连接到服务端时，就会在事件分离器注册一个 IO请求事件 和 IO 事件处理器。在该连接发生IO请求时，IO事件处理器就会启动一个线程来处理这个IO请求，不断尝试获取系统的IO的使用权限，一旦成功（即：可以进行IO），则通知这个socket进行IO数据传输。

服务器实现模式为一个请求一个线程，但客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。

NIO还提供了两个新概念：Buffer和Channel

Buffer:

• 是一块连续的内存块。

• 是 NIO 数据读或写的中转地。

Channel:

• 数据的源头或者数据的目的地

• 用于向 buffer 提供数据或者读取 buffer 数据 ,buffer 对象的唯一接口。

• 支持异步 I/O

Buffer作为IO流中数据的缓冲区，而Channel则作为socket的IO流与Buffer的传输通道。客户端socket与服务端socket之间的IO传输不直接把数据交给CPU使用，

而是先经过Channel通道把数据保存到Buffer，然后CPU直接从Buffer区读写数据，一次可以读写更多的内容。

使用Buffer提高IO效率的原因（这里与IO流里面的BufferedXXStream、BufferedReader、BufferedWriter提高性能的原理一样）：IO的耗时主要花在数据传输的路上，普通的IO是一个字节一个字节地传输，

而采用了Buffer的话，通过Buffer封装的方法（比如一次读一行，则以行为单位传输而不是一个字节一次进行传输）就可以实现“一大块字节”的传输。比如：IO就是送快递，普通IO是一个快递跑一趟，采用了Buffer的IO就是一车跑一趟。很明显，buffer效率更高，花在传输路上的时间大大缩短。

四、AIO (Asynchronous I/O) 异步非阻塞I/O

NIO是同步的IO，是因为程序需要IO操作时，必须获得了IO权限后亲自进行IO操作才能进行下一步操作。AIO是对NIO的改进（所以AIO又叫NIO.2），它是基于Proactor模型的。每个socket连接在事件分离器注册 IO完成事件 和 IO完成事件处理器。程序需要进行IO时，向分离器发出IO请求并把所用的Buffer区域告知分离器，分离器通知操作系统进行IO操作，操作系统自己不断尝试获取IO权限并进行IO操作（数据保存在Buffer区），操作完成后通知分离器；分离器检测到 IO完成事件，则激活 IO完成事件处理器，处理器会通知程序说“IO已完成”，程序知道后就直接从Buffer区进行数据的读写。

也就是说：AIO是发出IO请求后，由操作系统自己去获取IO权限并进行IO操作；NIO则是发出IO请求后，由线程不断尝试获取IO权限，获取到后通知应用程序自己进行IO操作。

五、BIO、NIO、AIO三者的比较

消息时的系统通信，通常基于网络协议实现。常见的协议包括TCP/IP、UDP/IP。

TCP/IP等协议用于数据传输，但要完成通信，还需要对数据进行处理。例如读取和写入数据。

I/O可以分为两种：同步IO和异步IO，同步I/O最常见的是 BIO(Blocking IO)、NIO(Non-Blocking IO)

• BIO：是当发起I/O的读或写操作时，均为阻塞方式，直到应用程序读到了流或者将流写入数据。

• NIO：基于事件驱动思想，常采用reactor（反应器）模式。当发起 IO请求时，应用程序是非阻塞的。当SOCKET有流可读或写的时候，由操作系统通知应用程序，应用程序再将流读取到缓冲区或者写入系统。

• AIO：同样基于事件驱动的思想，通常采用Proactor(前摄器模式)实现。在进行I/O操作时，直接调用API的read或write,这两种方法均为异步。对于读操作，操作系统将数据读到缓冲区，并通知应用程序，对于写操作，操作系统将write方法传递的流写入并主动通知应用程序。它节省了NIO中遍历事件通知队列的代价。 

这里注意比较NIO和AIO的不同，AIO是操作系统完成IO并通知应用程序，NIO是操作系统通知应用程序，由应用程序完成。

六、使用场景

BIO：Apache，Tomcat。主要是并发量要求不高的场景

NIO：Nginx，Netty。主要是高并发量要求的场景

BIO：同步阻塞式IO，简单理解：一个连接一个线程

NIO：同步非阻塞IO，简单理解：一个请求一个线程

AIO：异步非阻塞IO，简单理解：一个有效请求一个线程

BIO：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：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：使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。

场景示例

如果你想吃一份宫保鸡丁盖饭： 

同步阻塞：你到饭馆点餐，然后在那等着，还要一边喊：好了没啊！

同步非阻塞：在饭馆点完餐，就去遛狗了。不过溜一会儿，就回饭馆喊一声：好了没啊！

异步阻塞：遛狗的时候，接到饭馆电话，说饭做好了，让您亲自去拿。

异步非阻塞：饭馆打电话说，我们知道您的位置，一会给你送过来，安心遛狗就可以了。

参考

http://blog.csdn.net/skiof007/article/details/52873421

http://blog.csdn.net/skiof007/article/details/52873421

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