一文让你了解透彻Java中的IO模型

IO模型简介

在计算机中，IO模型是处理输入输出数据流的方法。在Java中，提供了多种IO模型，包括BIO、NIO、AIO。

• BIO: 同步阻塞IO，采用传统的输入输出流，每一个线程并发处理一个客户端的请求。
• NIO: 同步非阻塞IO，采用通道和缓冲区的概念，可以用一个线程并发处理多个客户端的请求。
• AIO: 异步非阻塞IO，采用事件驱动的方式，当数据准备好或操作完成时，会触发回调函数进行处理。

BIO示例

public class BioServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(8080);
        while (true) {
            Socket socket = serverSocket.accept();
            InputStream inputStream = socket.getInputStream();
            BufferedReader bufferedReader = new BufferedReader(new InputStreamReader(inputStream));
            String s = bufferedReader.readLine();
            OutputStream outputStream = socket.getOutputStream();
            PrintWriter printWriter = new PrintWriter(outputStream);
            printWriter.write("Hello, " + s);
            printWriter.flush();
            socket.close();
        }
    }
}

上述代码采用BIO模型实现一个简单的HTTP服务器。当有客户端连接时，程序会创建一个新的线程进行处理。代码中的accept()方法会阻塞，直到有客户端连接。该模型会导致资源浪费，只支持少量并发连接。

NIO示例

public class NioServer {
    public static void main(String[] args) throws IOException {
        Selector selector = Selector.open();
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        serverSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(8080));
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            selector.select();
            Set<SelectionKey> selectionKeys = selector.selectedKeys();
            for (SelectionKey selectionKey : selectionKeys) {
                if (selectionKey.isAcceptable()) {
                    ServerSocketChannel channel = (ServerSocketChannel) selectionKey.channel();
                    SocketChannel socketChannel = channel.accept();
                    socketChannel.configureBlocking(false);
                    socketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_READ);
                } else if (selectionKey.isReadable()) {
                    SocketChannel socketChannel = (SocketChannel) selectionKey.channel();
                    ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
                    socketChannel.read(buffer);
                    String s = new String(buffer.array());
                    buffer.clear();
                    socketChannel.write(ByteBuffer.wrap(("Hello, " + s).getBytes()));
                    socketChannel.close();
                }
            }
            selectionKeys.clear();
        }
    }
}

上述代码采用NIO模型实现一个简单的HTTP服务器。该模型采用单线程通过选择器处理多个客户端连接，并且使用缓冲区进行数据读写。使用NIO模型可以支持更多的并发连接，避免了BIO模型中的资源浪费问题。

总结

Java中提供了多种IO模型，每种模型都有其优劣之处，具体选择取决于应用需求。需要注意的是，在应用中如果出现IO阻塞，要尽量避免采用耗时操作，可以考虑采用非阻塞IO或者异步IO模型进行处理。