IO

IO的核心就是數據傳輸，也就是程序與外部設備之間進行傳輸，通過IO的核心可以分為，

文件IO和網絡IO

文件IO交互的對象就是本地存儲設備，比方說讀寫本地文件。

網絡IO交互的對象就是網絡設備，核心的應用場景就是網絡通信。

按照操作方式來進行劃分：同步IO和異步IO

同步IO核心邏輯是指調用者發起IO請求之后必須等待IO操作完全完成，才能繼續執行，缺點就是效率低，應用場景大部分簡單業務。

異步IO調用者發起IO請求后，無需等待，直接返回，IO完成后內核通知告知調用者和。缺點就是邏輯復雜，需要進行通知處理，應用在高并發場景。

按照內核是否拷貝數據分：阻塞IO和非阻塞IO。

阻塞IO核心邏輯是發起請求之后內核若數據未準備好，會讓調用者阻塞，直到數據準備好并完成拷貝，才會叫醒調用者。

非阻塞IO：核心邏輯是調用者發起請求后，內核數據未準備好，會立即返回未就緒狀態，調用者需要通過輪詢進行反復的查找，確認數據是否準備好

經典IO模型

1. BIO - Blocking I/O (阻塞 I/O)

• 為什么叫“BIO”？
  因為它代表?Blocking I/O。在 Java 1.4 之前，只有一套原始的 I/O API（java.io?包，如?InputStream,?OutputStream,?ServerSocket,?Socket）。這套 API 的核心特征就是?阻塞。

• “阻塞”體現在哪里？
  當線程調用?read()?或?accept()?等方法時，線程會被掛起，直到數據準備好或連接建立成功。在此期間，這個線程什么也干不了，就像被“阻塞”住了一樣。

• 設計模式：
  通常采用?“一個連接一個線程”?的模型。當并發連接數很高時，需要創建大量線程，而線程上下文切換的開銷巨大，會耗盡系統資源。

結論：BIO 是以其最核心的特征——Blocking（阻塞）——來命名的。

---

2. NIO - New I/O / Non-blocking I/O (新的 I/O / 非阻塞 I/O)

• 為什么叫“NIO”？
  這個名字有雙重含義：

  1. 字面意思：New I/O。因為在 Java 1.4 中，它是一套全新的?I/O API（java.nio?包），旨在解決 BIO 的性能瓶頸。

  2. 核心特性：Non-blocking I/O。這是這套新 API 最引人注目的特性之一。它提供了非阻塞的工作模式。

• “非阻塞”體現在哪里？
  線程可以向通道（Channel）發起一個讀請求，如果當時沒有數據可用，線程不會被掛起，而是立刻得到一個返回結果（比如返回 0），然后這個線程可以馬上去處理其他通道的請求。

• 核心機制：
  它的非阻塞能力是建立在?I/O 多路復用?機制之上的（通過?Selector?實現）。一個線程可以輪詢多個通道（Channel），看哪些已經就緒，然后只對那些就緒的通道進行實際的 I/O 操作。這才是它能夠用少量線程處理大量連接的關鍵。

結論：NIO 的名字既代表了它是“新”的 API，也強調了其“非阻塞”的核心特性。

---

3. AIO - Asynchronous I/O (異步 I/O)

• 為什么叫“AIO”？
  因為它代表?Asynchronous I/O。這是在 Java 7 中引入的，更加強大和徹底的異步 I/O 模型。

• “異步”體現在哪里？
  它與“非阻塞”有本質區別：

  • NIO (Non-blocking)： 是?同步的。你需要不斷地主動去問（輪詢）數據好了沒有，然后自己去拷貝數據。

  • AIO (Asynchronous)： 是?真正異步的。你只需要發起一個 I/O 操作（如?read），并提供一個回調函數。當內核完成所有工作（包括數據準備和從內核空間拷貝到用戶空間）后，會主動通知你，并調用你提供的回調函數。

  整個過程，應用程序線程完全不需要參與，可以繼續執行其他邏輯。

• 實現：
  在 Java 中，AIO 的相關類在?java.nio.channels?包下，主要以?AsynchronousSocketChannel,?AsynchronousServerSocketChannel?和?CompletionHandler?為核心。

結論：AIO 的名字準確地描述了其“異步”的本質特征，即“你叫我，我來做，做好了回調告訴你”。

縮寫	全稱	中文	核心特征	模型	比喻
BIO	Blocking I/O	阻塞式 I/O	調用會阻塞線程	同步阻塞	同步排隊：在餐廳點餐后，必須站在柜臺前傻等，直到餐做好。
NIO	New I/O Non-blocking I/O	新的 I/O 非阻塞 I/O	調用不會阻塞線程	同步非阻塞 (I/O多路復用)	異步排隊：點餐后拿個號，你可以去玩手機，但需要不時抬頭看屏幕是否叫到你的號，然后自己去取。
AIO	Asynchronous I/O	異步 I/O	由系統完成后回調	異步非阻塞	外賣：手機下單后就不用管了，外賣小哥會直接送到你手上，并通知你。

“BIO 和 NIO 的命名主要源于 Java API 的演進。BIO 代表 Blocking I/O，強調了其阻塞的特性。NIO 既是 New I/O（一套新的 API），也代表了 Non-blocking I/O（其核心特性之一）。而 AIO 則明確代表了 Asynchronous I/O，即異步 I/O 模型，這是從它們最根本的行為特征來命名的。”