Java BIO/NIO/AIO流

一、IO流

　　1. 定义：IO流用来处理设备之间的数据传输，在java程序中，对于数据的输入/输出操作都是以“流”的方式进行；

　　2. 分类

　　　　A. 按流的方向分

　　　　　　输入流：程序从数据源读取数据的流；

　　　　　　输出流：程序向数据源写出数据的流；

　　　　B. 按流的内容(传输方式)分

　　　　　　字节流：以字节为单位传输数据的流；

　　　　　　字符流：以字符为单位传输数据的流；

　　　　C. 按流的操作类型分

　　　　　　文件流：用于程序和文件之间的数据传输；

　　　　　　数组流：以字节数组形式传输

　　　　　　转换流：用于在字节流和字符流之间进行转换

　　　　　　管道流：

　　　　　　缓冲流：对读写的数据提供了缓冲的功能，用于提高读写的效率，请注意：对于缓冲输出流，写出的数据会缓存在内存缓存区内，关闭之前要用flush()方法将缓存区的数据强制立即写出，调用close()方法，不但会关闭流，还会在关闭流之前刷新缓冲区。

　　3. 字节流(InputStream / OutputStream)

　　　　A. 分类

　　　　　　文件字节流：FileInputStream、FileOutputStream

　　　　　　数组字节流：ByteArrayInputStream、ByteArrayOutputStream

　　　　　　缓冲字节流：BufferedInputStream、BufferedOutputStream

　　　　　　管道字节流：PipedInputStream、PipedOutputStream

　　　　B. 使用场景：适合对图片、音乐、视频、压缩包等文件的拷贝

　　4. 字符流(Reader / Writer)

　　　　A. 分类

　　　　　　文件字符流：FileReader、FileWriter

　　　　　　数组字符流：CharArrayReader、CharArrayWriter

　　　　　　缓冲字符流：BufferedReader、BufferedWriter，其中readLine()方法用于一行行的读取，newLine()方法用于写出一个行分隔符

　　　　　　管道字符流：PipedReader、PipedWriter

　　　　B. 使用场景：适合对文本文件的读取和拷贝；

　　5. 转换流

　　　　A. 分类

　　　　　　InputStreamReader：将输入的字节流变成字符流；

　　　　　　OutputStreamWriter：将输出的字符流变成字节流；

　　6. 概念组

　　　　A. 阻塞IO和非阻塞IO：属于程序级别的，描述程序请求操作系统IO操作后，如果IO资源没有准备好，对于阻塞体现为等待，对于非阻塞体现为继续执行，即使用线程一直轮询，直到IO资源准备好了；

　　　　B. 同步IO和非同步IO：属于操作系统级别的，描述操作系统在收到程序请求IO操作后，如果IO资源没有准备好，同步体现为不响应，直到IO资源准备好以后，非同步体现为返回一个标记，程序监听，当IO资源准备好之后，再用事件机制返回给程序。

 

二、BIO

　　1. 定义：BIO即Blocking IO，属于同步阻塞的IO，传统的IO模型，依赖于ServerSocket实现，即一个请求对应一个线程，该线程完成数据的输入，业务处理和数据的返回，如果线程数不够连接，则会等待空余线程或拒绝连接；

　　2. 特点：当并发数很大，就会创建大量的线程，占用很大的系统资源，在线程开销和上下文切换上降低处理性能；当连接创建后，如果当前线程暂时没有数据可读，该线程会阻塞在read操作，造成线程资源的浪费。

　　3. 应用场景：适用于连接数比较少且固定架构的应用。

 

三、NIO

　　1. 定义：NIO即Non-Blocking IO，属于同步非阻塞的IO，它是基于时间驱动的，采用了Reactor模式，它使用一个线程管理所有的Socket通道，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IO请求时才会启动一个线程进行处理；

　　2. 使用：建议使用Netty框架，而非jdk自带的api，因为api使用很复杂；

　　3. 使用场景：适用于连接数目较大但是连接时间短的应用，如聊天应用。

　　4. NIO三大核心组件

　　　　A. Selector(选择器)：可以用一个线程处理多个客户端连接，能够检测多个注册的通道上是否有事件发生；

　　　　B. Channel(通道)：可以从缓冲读数据，也可以写数据到缓冲；

　　　　C. Buffer(缓冲区)：是一个读写数据的内存块，能够跟踪和记录缓冲区的状态变化；

　　　　D. 组件关系

 

四、AIO

　　1. 定义：AIO即Asynchronous IO，是NIO 2.0，属于异步非阻塞的IO，采用了Proactor模式，简化了程序编写，一个有效的请求才启动一个线程，先由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程去处理；

　　2. 应用场景：使用与连接数较多且连接时间长的应用。

 

五、多路复用IO

　　1. 定义：多路复用IO即IO Multiplexing，属于异步阻塞IO，采用了Reactor模式，Java中的Selector和Linux中的epoll都是这种模型。

 

可参考：https://wangning1125.iteye.com/blog/1400146

　　　　https://blog.51cto.com/13501268/2063431

　　　　https://liuyanzhao.com/7643.html