Java中IO与NIO的区别和使用场景

在java2以前，传统的socket IO中，需要为每个连接创建一个线程，当并发的连接数量非常巨大时，线程所占用的栈内存和CPU线程切换的开销将非常巨大。java5以后使用NIO，不再需要为每个线程创建单独的线程，可以用一个含有限数量线程的线程池，甚至一个线程来为任意数量的连接服务。由于线程数量小于连接数量，所以每个线程进行IO操作时就不能阻塞，如果阻塞的话，有些连接就得不到处理，NIO提供了这种非阻塞的能力。

NIO 设计背后的基石：反应器模式，用于事件多路分离和分派的体系结构模式。

反应器（Reactor）：用于事件多路分离和分派的体系结构模式

通常的，对一个文件描述符指定的文件或设备, 有两种工作方式: 阻塞 与非阻塞 。所谓阻塞方式的意思是指, 当试图对该文件描述符进行读写时, 如果当时没有东西可读,或者暂时不可写, 程序就进入等待 状态, 直到有东西可读或者可写为止。而对于非阻塞状态, 如果没有东西可读, 或者不可写, 读写函数马上返回, 而不会等待 。

一种常用做法是：每建立一个Socket连接时，同时创建一个新线程对该Socket进行单独通信（采用阻塞的方式通信）。这种方式具有很高的响应速度，并且控制起来也很简单，在连接数较少的时候非常有效，但是如果对每一个连接都产生一个线程的无疑是对系统资源的一种浪费，如果连接数较多将会出现资源不足的情况。

另一种较高效的做法是：服务器端保存一个Socket连接列表，然后对这个列表进行轮询，如果发现某个Socket端口上有数据可读时（读就绪），则调用该socket连接的相应读操作；如果发现某个 Socket端口上有数据可写时（写就绪），则调用该socket连接的相应写操作；如果某个端口的Socket连接已经中断，则调用相应的析构方法关闭该端口。这样能充分利用服务器资源，效率得到了很大提高。

传统的阻塞式IO，每个连接必须要开一个线程来处理，并且没处理完线程不能退出。

非阻塞式IO，由于基于反应器模式，用于事件多路分离和分派的体系结构模式，所以可以利用线程池来处理。事件来了就处理，处理完了就把线程归还。而传统阻塞方式不能使用线程池来处理，假设当前有10000个连接，非阻塞方式可能用1000个线程的线程池就搞定了，而传统阻塞方式就需要开10000个来处理。如果连接数较多将会出现资源不足的情况。非阻塞的核心优势就在这里。

为什么会这样，下面就对他们做进一步细致具体的分析：

首先，我们来分析传统阻塞式IO的瓶颈在哪里。在连接数不多的情况下，传统IO编写容易方便使用。但是随着连接数的增多，问题传统IO就不行了。因为前面说过，传统IO处理每个连接都要消耗一个线程，而程序的效率当线程数不多时是随着线程数的增加而增加，但是到一定的数量之后，是随着线程数的增加而减少。这里我们得出结论，传统阻塞式IO的瓶颈在于不能处理过多的连接。

然后，非阻塞式IO的出现的目的就是为了解决这个瓶颈。而非阻塞式IO是怎么实现的呢？非阻塞IO处理连接的线程数和连接数没有联系，也就是说处理 10000个连接非阻塞IO不需要10000个线程，你可以用1000个也可以用2000个线程来处理。因为非阻塞IO处理连接是异步的。当某个链接发送请求到服务器，服务器把这个连接请求当作一个请求"事件"，并把这个"事件"分配给相应的函数处理。我们可以把这个处理函数放到线程中去执行，执行完就把线程归还。这样一个线程就可以异步的处理多个事件。而阻塞式IO的线程的大部分时间都浪费在等待请求上了。

所谓阻塞式IO流，就是指在从数据流当中读写数据的的时候，阻塞当前线程，直到IO流可以

重新使用为止，你也可以使用流的avaliableBytes()函数看看当前流当中有多少字节可以读取，这样

就不会再阻塞了。

在进行服务器处理的过程中，需要保证数据的正确处理，那么最重要的就是使用不同的数据处理模式进行运算。

在整个过程中，可能很多人对服务器的知识并不了解，那么应该如何进行Java开发服务器的线程处理呢，关于线程处理有哪些知识？下面运城北大青鸟为大家介绍关键服务器线程处理的简单知识。

1、BIO线程模型在JDK1.4中引入JavaNIO之前，所有基于Java的Socket通信都使用了同步阻塞模式（BIO）。

这种请求-响应通信模型简化了上层的应用程序开发上，但在具有性能和可靠性的情况下，存在一个巨大的瓶颈。

在一段时间里面，大型应用程序服务器主要是用C或C++开发的，因为它们可以直接使用操作系统提供的异步I/O或AIO功能。

当流量增加且响应时间延迟增加时，JavaBIO开发的服务器软件只能通过硬件的不断扩展来满足并发性和低延迟的情况，这极大地增加了企业的成本和群集大小。

系统的不断扩展，系统的可维护性也面临着巨大的挑战，只能通过购买性能更高的硬件服务器来解决问题，这将导致恶性循环的产生。

2、异步非阻塞线程模型从JDK1.0到JDK1.3，Java的I/O类库非常原始。

UNIX网络编程中的许多概念或接口未反映在I/O类库中，例如Pipe、Channel、Buffer和Selector等。

在发布JDK1.4的时候，NIO正式发布JDK作为JSR-51。

并且它还添加了一个java.nio包，为异步I/O开发提供了许多API和库。

3、RPC性能三原则影响RPC的性能主要有三大元素，其中主要为I/O模型、协议及线程。

I/O模型：使用什么样的通道传递给另一方，BIO，NIO或AIO发送数据，IO模型在很大程度上能够决定框架的性能。

协议：应该使用什么样的通信协议，Rest+JSON或基于TCP的专用二进制协议。

参加电脑培训的过程中发现，协议的选择不同，性能模型也不同。

内部专用二进制协议的性能通常可以比公共协议更好地设计。

线程：如何读取数据报？在执行读取后的编解码器的哪个线程中，如何分发编码消息，通信线程模型是不同的，并且对性能的影响也非常大。

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