Java中BIO、NIO和AIO的區(qū)別、原理與用法
更新時間：2021年12月15日 11:26:33 作者：卷卷之王
這篇文章主要介紹了Java中BIO、NIO和AIO的區(qū)別、原理與用法，文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì)。對大家的學(xué)習(xí)或工作具有一定的參考借鑒價值，需要的朋友可以參考下
IO
什么是IO? 它是指計算機(jī)與外部世界或者一個程序與計算機(jī)的其余部分的之間的接口。它對于任何計算機(jī)系統(tǒng)都非常關(guān)鍵，因而所有 I/O 的主體實際上是內(nèi)置在操作系統(tǒng)中的。單獨的程序一般是讓系統(tǒng)為它們完成大部分的工作。
在 Java 編程中，直到最近一直使用 流 的方式完成 I/O。所有 I/O 都被視為單個的字節(jié)的移動，通過一個稱為 Stream 的對象一次移動一個字節(jié)。流 I/O 用于與外部世界接觸。它也在內(nèi)部使用，用于將對象轉(zhuǎn)換為字節(jié)，然后再轉(zhuǎn)換回對象。
BIO
Java BIO即Block I/O ， 同步并阻塞的IO。
BIO就是傳統(tǒng)的java.io包下面的代碼實現(xiàn)。
NIO
什么是NIO? NIO 與原來的 I/O 有同樣的作用和目的, 他們之間最重要的區(qū)別是數(shù)據(jù)打包和傳輸?shù)姆绞?。原來?I/O 以流的方式處理數(shù)據(jù)，而 NIO 以塊的方式處理數(shù)據(jù)。
面向流 的 I/O 系統(tǒng)一次一個字節(jié)地處理數(shù)據(jù)。一個輸入流產(chǎn)生一個字節(jié)的數(shù)據(jù)，一個輸出流消費一個字節(jié)的數(shù)據(jù)。為流式數(shù)據(jù)創(chuàng)建過濾器非常容易。鏈接幾個過濾器，以便每個過濾器只負(fù)責(zé)單個復(fù)雜處理機(jī)制的一部分，這樣也是相對簡單的。不利的一面是，面向流的 I/O 通常相當(dāng)慢。
一個 面向塊 的 I/O 系統(tǒng)以塊的形式處理數(shù)據(jù)。每一個操作都在一步中產(chǎn)生或者消費一個數(shù)據(jù)塊。按塊處理數(shù)據(jù)比按(流式的)字節(jié)處理數(shù)據(jù)要快得多。但是面向塊的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的優(yōu)雅性和簡單性。
AIO
Java AIO即Async非阻塞，是異步非阻塞的IO。
區(qū)別及聯(lián)系
- BIO （Blocking I/O）：同步阻塞I/O模式，數(shù)據(jù)的讀取寫入必須阻塞在一個線程內(nèi)等待其完成。這里假設(shè)一個燒開水的場景，有一排水壺在燒開水，BIO的工作模式就是， 叫一個線程停留在一個水壺那，直到這個水壺?zé)_，才去處理下一個水壺。但是實際上線程在等待水壺?zé)_的時間段什么都沒有做。
- NIO （New I/O）：同時支持阻塞與非阻塞模式，但這里我們以其同步非阻塞I/O模式來說明，那么什么叫做同步非阻塞？如果還拿燒開水來說，NIO的做法是叫一個線程不斷的輪詢每個水壺的狀態(tài)，看看是否有水壺的狀態(tài)發(fā)生了改變，從而進(jìn)行下一步的操作。
- AIO （ Asynchronous I/O）：異步非阻塞I/O模型。異步非阻塞與同步非阻塞的區(qū)別在哪里？異步非阻塞無需一個線程去輪詢所有IO操作的狀態(tài)改變，在相應(yīng)的狀態(tài)改變后，系統(tǒng)會通知對應(yīng)的線程來處理。對應(yīng)到燒開水中就是，為每個水壺上面裝了一個開關(guān)，水燒開之后，水壺會自動通知我水燒開了。
各自適用場景
- BIO方式適用于連接數(shù)目比較小且固定的架構(gòu)，這種方式對服務(wù)器資源要求比較高，并發(fā)局限于應(yīng)用中，JDK1.4以前的唯一選擇，但程序直觀簡單易理解。
- NIO方式適用于連接數(shù)目多且連接比較短（輕操作）的架構(gòu)，比如聊天服務(wù)器，并發(fā)局限于應(yīng)用中，編程比較復(fù)雜，JDK1.4開始支持。
- AIO方式適用于連接數(shù)目多且連接比較長（重操作）的架構(gòu)，比如相冊服務(wù)器，充分調(diào)用OS參與并發(fā)操作，編程比較復(fù)雜，JDK7開始支持。
使用方式
使用BIO實現(xiàn)文件的讀取和寫入。
//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();
}
}
//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();
}
}
使用NIO實現(xiàn)文件的讀取和寫入。
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;// 字節(jié)
ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(capacity);
System.out.println("限制是：" + bf.limit() + "容量是：" + bf.capacity()
+ "位置是：" + bf.position());
int length = -1;
while ((length = channel.read(bf)) != -1) {
/*
* 注意，讀取后，將位置置為0，將limit置為容量, 以備下次讀入到字節(jié)緩沖中，從0開始存儲
*/
bf.clear();
byte[] bytes = bf.array();
System.out.write(bytes, 0, length);
System.out.println();
System.out.println("限制是：" + bf.limit() + "容量是：" + bf.capacity()
+ "位置是：" + bf.position());
}
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");
// 字節(jié)緩沖的容量和limit會隨著數(shù)據(jù)長度變化，不是固定不變的
System.out.println("初始化容量和limit：" + src.capacity() + ","
+ src.limit());
int length = 0;
while ((length = channel.write(src)) != 0) {
/*
* 注意，這里不需要clear，將緩沖中的數(shù)據(jù)寫入到通道中后 第二次接著上一次的順序往下讀
*/
System.out.println("寫入長度:" + length);
}
} catch (FileNotFoundException e) {
e.printStackTrace();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
if (fos != null) {
try {
fos.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
使用AIO實現(xiàn)文件的讀取和寫入
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);
}
}
到此這篇關(guān)于Java中BIO、NIO和AIO的區(qū)別、原理與用法的文章就介紹到這了。希望對大家的學(xué)習(xí)有所幫助，也希望大家多多支持腳本之家。
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