BIO、NIO、AIO有什么区别？

本文主要是介绍BIO、NIO、AIO有什么区别？，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

IO（Input/Output）是指输入/输出，用于描述计算机与外部设备(如文件、网络、键盘、显示等)之间的数据交换过程。

计算机在运行过程中，需要与外部世界进行数据的输入和输出。例如，从文件中读取数据、将数据写入到网络传输中、从键盘接收用户的输入等都属于 IO 操作。

需要 IO 的主要原因是:

1. 数据持久化：将数据从内存写入到磁盘或其他存储介质中，实现数据的持久化和长期存储
2. 数据交互：与外部设备进行数据的输入和输出，在计算机与用户、计算机与计算机之间传输数据
3. 程序与外部设备的交互：程序需要和外部设备（如键盘、鼠标、显示器、网络等）进行交互，接收用户输入，展示输出结果。

IO 操作是计算机系统中的重要组成部分，它通过数据的输入和输出实现了与外部设备的交互和数据的持久化。在计算机软件开发和系统运行中，IO 是不可或缺的一部分。

1、典型回答

简单来说，BIO 就是传统 IO 包，它诞生的最早，但它是同步、阻塞的，所以在JDK 1.4 又有了 NIO，NIO 是对BIO 的改进提供了多路复用的步非阻塞 IO，而 AIO 是 NIO 的升级，提供了异步非阻塞 IO。

它们的具体区别如下：

• BIO(Blocking I/O)：同步阻塞 IO，传统的 ava.io 包，它是基于流模型实现的，交互的方式是同步阻塞方式，也就是说在读入输入流或者输出流时，在读写动作完成之前，线程会一直阻塞在那里，它们之间的调用是可靠的线性顺序。它的优点是代码比较简单、直观；缺点是 IO 的效率和扩展性很低，容易成为应用性能瓶颈。
• NIO (Non-blocking I/O) : 同步非阳塞 IO，Java 1.4引入的 java.nio 包，提供了 Channel、SelectorBuffer 等新的抽象，可以构建多路复用的、同步非阻塞 IO 程序，同时提供了更接近操作系统底层高性能的数据操作方式。
• AIO (Asynchronous I/O) : 异步非阻塞 IO，Java 1.7 之后引入的包，是 NIO 的升级版本，异步IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。

所以，简单来说: BIO 是同步阻塞 IO；NIO 是同步非阻塞IO；AIO 是异步非阻塞 IO.

2、全面剖析

BIO 和 NIO/AIO 的区别是比较好理解的，但 NIO 和 AIO 的区别相对来说就比较难理解了

所以，理解 NIO 和 AIO 的区别是答好这道问题的关键，那么 NIO 和 AIO 最大的区别是啥呢?

NIO 与 AIO 最本质的区别在于: 实现方式和异步处理机制。

• NIO 使用选择器 (Selector) 实现非阻塞 I/O 操作。通过单线程或少量线程处理多个通道的事件，当一个通道可读或可写时，可以进行相应的操作。NIO 采用同步的方式进行数据读写，需要手动通过轮询选择器来判断通道是否可用，然后进行数据的读取或写入
• AIO 则使用操作系统提供的异步 I/O 机制，比如 Linux 的 epoll、 Windows 的I/O Completion Port (IOCP) 来实现异步操作。在 AIO 中，应用程序只需发起 I/O 操作，并注册完成事件的回调函数，当操作系统完成相应的I/O 操作后，会自动调用回调函数进行处理。AIO 是一种完全异步的模型，应用程序无需关心 I/O 的具体处理，可以继续执行其他任务。

因此，NIO 是一种事件驱动的同步模型，需要手动轮询通道的就绪状态，而 AIO 是一种使用操作系统异步 I/O 机制使应用程序完全异步的模型。具体选择使用 NIO 还是 AIO，取决于应用场景的需求和性能特征

3、知识扩展

理解了它们的定义，还要弄清楚它们的使用场景，这样才能更好的融会贯通和吸收知识。BIO、NIO、AIO 的使用场景各有不同，其中:

1. BIO：适合业务简单，且连接数较小的业务，它是JDK 1.4以前(不包含 JDK 1.4)的唯一选择，但程序比较简单、易于理解。
2. NIO：通过多路复用器(Selector) 实现了单线程处理多个连接的能力，适用于需要处理大量短连接(轻操作)的高并发网络应用，如聊天服务器、实时通信系统等
3. AIO：适用于需要处理大量并发长连接(重操作)，且通信量相对较大的网络应用，如服务器间的数据传输大规模数据采集等业务。

为什么 Netty 使用 NIO，而不是 AIO?

答：Netty 选择使用 NIO 而不是 AIO，是出于平台兼容性、成熟度和稳定性、可扩展性及性能等多个方面的综合考虑，具体来说 Netty 使用 NIO 的主要原因有以下几个：

1. 平台兼容性：AIO 是Java 1.7 引入的新特性，而 Netty 支持 Java 1.5 及以上版本。为了保持更广泛的平台兼容性，Nety 选择了 NIO 作为其主要的 I/O 模型
2. 成熟度和稳定性：尽管 AIO 提供的是真正异步的 I/O 模型，但在实际应用中存在一些成熟性和稳定性方面的问题（尤其是多操作系统之间的差异）。相比之下，NIO 已经经过了多年的实践和广泛应用，被证明是稳定和可靠的选择。
3. 可扩展性：NIO 模型过使用选择器 (Selector) 和缓冲区(Buffer) 来实现高效的非阻塞I/O 操作。选择器允许一个线程处理多个连接，而缓冲区提供了高效的数据读写。这种基于事件驱动的 NIO 模型可以满足高并发高吞吐量的应用需求。
4. 性能：虽然 AIO 在处理大量并行连接时的性能可能会更好一些，但在实际应用中，对于大多数网络应用，NIO的性能已经足够满足需求。而且，相比于 AIO，NIO 在多个操作系统上的实现和性能优化更为成熟。 

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