Java中BIO、NIO和AIO的區(qū)別、原理與用法
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(shí)際上是內(nèi)置在操作系統(tǒng)中的。單獨(dú)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(shí)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)姆绞健T瓉淼?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(fèi)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(fèi)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(shí)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(shí)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(shí)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(shí)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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