本文目录一览：
- 1、java中bio nio aio的区别和联系
- 2、java与mysql是nio还是bio
- 3、Java中BIO，NIO和AIO的区别和应用场景
- 4、013 BIO、NIO、AIO的区别
- 5、阻塞、非阻塞、多路复用、同步、异步、BIO、NIO、AIO 一文搞定
java中bio nio aio的区别和联系
BIO是一个连接一个线程。
NIO是一个请求一个线程。
AIO是一个有效请求一个线程。
先来个例子理解一下概念，以银行取款为例：
同步 ： 自己亲自出马持银行卡到银行取钱（使用同步IO时，Java自己处理IO读写）；
异步 ： 委托一小弟拿银行卡到银行取钱，然后给你（使用异步IO时，Java将IO读写委托给OS处理，需要将数据缓冲区地址和大小传给OS(银行卡和密码)，OS需要支持异步IO操作API）；
阻塞 ： ATM排队取款，你只能等待（使用阻塞IO时，Java调用会一直阻塞到读写完成才返回）；
非阻塞 ： 柜台取款，取个号，然后坐在椅子上做其它事，等号广播会通知你办理，没到号你就不能去，你可以不断问大堂经理排到了没有，大堂经理如果说还没到你就不能去（使用非阻塞IO时，如果不能读写Java调用会马上返回，当IO事件分发器会通知可读写时再继续进行读写，不断循环直到读写完成）
Java对BIO、NIO、AIO的支持：
Java BIO ： 同步并阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销，当然可以通过线程池机制改善。
Java NIO ： 同步非阻塞，服务器实现模式为一个请求一个线程，即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上，多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。
Java AIO(NIO.2) ： 异步非阻塞，服务器实现模式为一个有效请求一个线程，客户端的I/O请求都是由OS先完成了再通知服务器应用去启动线程进行处理，
java与mysql是nio还是bio
Java中的IO方式主要分为3种：BIO（同步阻塞）、NIO（同步非阻塞）和AIO（异步非阻塞）。
BIO
同步阻塞模式。在JDK1.4以前，使用Java建立网络连接时，只能采用BIO方式，在服务器端启动一个ServerSocket，然后使用accept等待客户端请求，对于每一个请求，使用一个线程来进行处理用户请求。线程的大部分时间都在等待请求的到来和IO操作，利用率很低。而且线程的开销比较大，数量有限，因此服务器同时能处理的连接数也很低。
NIO
BIO模式中，是“一个Socket一个线程”；而在NIO中则是使用单个或少量的线程来轮询Socket，当发现Socket上有请求时，才为请求分配线程。因此是“一个请求一个线程”。
具体实现就是把Socket通过Channel注册到Selector，使用一个线程在Selector中轮询，发现Channel有读写的事件，就可以分配给其他线程来处理（通常使用线程池）。
AIO
从JDK7开始支持AIO模式。通过AsynchronousServerSocketChannel中注册事件回调函数来处理业务逻辑。当IO操作完成以后，回调函数会被调用。如果传入AsynchronousChannelGroup，可以绑定线程池来处理事件。
关于JDK的实现，Windows平台基于IOCP实现AIO，Linux只有eppoll模拟实现了AIO。
附：关于IO经常提到Reactor/ Proactor模式。
这两个模式中都有两个角色：事件多路分离器(Event Demultiplexer)和事件处理器(Event Handler)。分离器负责对监听IO事件，并通知处理器；处理器负责对IO内容进行处理，完成对应的业务。
二者的差异，以读操作为例（写操作类似）。
Reactor中实现读：
1. 注册读就绪事件和相应的事件处理器。
2. 事件分离器等待事件。
3. 事件到来，激活分离器，分离器调用对应的处理器。
4. 处理器完成IO读操作，处理读到的数据，注册新的事件，然后返还控制权。
Proactor中实现读：
1. 注册读完成事件和相应的事件处理器（包括缓冲区地址）。
2. 事件分离器等待操作完成事件的同时，操作系统利用并行的内核线程执行实际的读操作，并将结果数据存入用户自定义缓冲区，最后通知事件分离器读操作完成。
3. 事件分离器呼唤处理器。
4. 事件处理器处理用户自定义缓冲区中的数据，然后启动一个新的异步操作，并将控制权返回事件分离器。
由此可见，两者的主要区别：Reactor中，由用户线程（事件处理器所在线程）完成IO的读写操作；而在Proactor中，是由操作系统完成IO读写操作后，再通知事件处理器，用户线程只完成对数据的业务逻辑处理部分。
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Java中BIO，NIO和AIO的区别和应用场景
Reactor and Proactor
IO读写时，多路复用机制都会依赖对一个事件多路分离器，负责把源事件的IO 事件分离出来，分别到相应的read/write事件分离器。涉及到事件分离器的两种模式分别就是 Reactor和Proactor，Reactor是基于同步IO的，Proactor是基于异步IO的。
在Reactor模式中，事件分离者等待某个事件或者可应用或个操作的状态发生(比如文件描述符可读写，或者是socket可读写),事件分离者就把这个事件传给事先注册的事件处理函数或者回调函数，由后者来做实际的读写操作。
013 BIO、NIO、AIO的区别
IO通常分为几种，BIO（阻塞 Blocking IO）、NIO（非阻塞 Non-Blocking IO）、AIO（异步非阻塞）。
在JDK1.4出来之前，我们建立网络连接的时候采用BIO模式，需要先在服务端启动一个ServerSocket，然后在客户端启动Socket来对服务端进行通信，默认情况下服务端需要建立一堆线程等待请求，而客户端发送请求后，先询问服务端是否有线程响应，如果没有则会一直等待或者遭到拒绝请求。BIO模型图如下：
优缺点很明显。这里主要说下缺点：主要瓶颈在线程上。每个连接都会建立一个线程。虽然线程消耗比进程小，但是一台机器实际上能建立的有效线程有限，以Java来说，1.5以后，一个线程大致消耗1M内存！且随着线程数量的增加，CPU切换线程上下文的消耗也随之增加，在高过某个阀值后，继续增加线程，性能不增反降！而同样因为一个连接就新建一个线程，所以编码模型很简单！
就性能瓶颈这一点，就确定了BIO并不适合进行高性能服务器的开发！像Tomcat这样的Web服务器，从7开始就从BIO改成了NIO，来提高服务器性能！
NIO本身是基于事件驱动思想来完成的，其主要想解决的是BIO的大并发问题：在使用同步I/O的网络应用中，如果要同时处理多个客户端请求，就必须使用多线程来处理。也就是说，将每一个客户端请求分配给一个线程来单独处理。这样做虽然可以达到我们的要求，但同时又会带来另外一个问题。由于每创建一个线程，就要为这个线程分配一定的内存空间（也叫工作存储器），而且操作系统本身也对线程的总数有一定的限制。如果客户端过多，服务端程序可能会因为不堪重负而拒绝客户端的请求，甚至服务器可能会因此而瘫痪。
NIO基于Reactor，当socket有流可读或可写入socket时，操作系统会相应的通知应用程序进行处理，应用再将流读取到缓冲区或写入操作系统。 也就是说，这个时候，已经不是一个连接就要对应一个处理线程了，而是有效的请求，对应一个线程，当连接没有数据时，是没有工作线程来处理的。
BIO与NIO一个比较重要的不同，是我们使用BIO的时候往往会引入多线程，每个连接一个单独的线程；而NIO则是使用单线程或者只使用少量的多线程。NIO模型图如下：
NIO的优缺点和BIO就完全相反了！性能高，不用一个连接就建一个线程，可以一个线程处理所有的连接！相应的，编码就复杂很多。还有一个问题，由于是非阻塞的，应用无法知道什么时候消息读完！
BIO和NIO的对比图：
AIO没有前两者普及，暂不讨论！
阻塞、非阻塞、多路复用、同步、异步、BIO、NIO、AIO 一文搞定
关于IO会涉及到阻塞、非阻塞、多路复用、同步、异步、BIO、NIO、AIO等几个知识点。知识点虽然不难但平常经常容易搞混，特此Mark下，与君共勉。
阻塞IO情况下，当用户调用 read 后，用户线程会被阻塞，等内核数据准备好并且数据从内核缓冲区拷贝到用户态缓存区后 read 才会返回。可以看到是阻塞的两个部分。
非阻塞IO发出read请求后发现数据没准备好，会继续往下执行，此时应用程序会不断轮询polling内核询问数据是否准备好，当数据没有准备好时，内核立即返回EWOULDBLOCK错误。直到数据被拷贝到应用程序缓冲区，read请求才获取到结果。并且你要注意！这里最后一次 read 调用获取数据的过程，是一个同步的过程，是需要等待的过程。这里的同步指的是 内核态的数据拷贝到用户程序的缓存区这个过程 。
非阻塞情况下无可用数据时，应用程序每次轮询内核看数据是否准备好了也耗费CPU，能否不让它轮询，当内核缓冲区数据准备好了，以事件通知当机制告知应用进程数据准备好了呢？应用进程在没有收到数据准备好的事件通知信号时可以忙写其他的工作。此时 IO多路复用 就派上用场了。
IO多路复用中文比较让人头大，IO多路复用的原文叫 I/O multiplexing，这里的 multiplexing 指的其实是在单个线程通过记录跟踪每一个Sock(I/O流)的状态来同时管理多个I/O流. 发明它的目的是尽量多的提高服务器的吞吐能力。实现一个线程监控多个IO请求，哪个IO有请求就把数据从内核拷贝到进程缓冲区，拷贝期间是阻塞的！现在已经可以通过采用mmap地址映射的方法，达到内存共享效果，避免真复制，提高效率。
像 select、poll、epoll 都是I/O多路复用的具体的实现。
select是第一版IO复用，提出后暴漏了很多问题。
poll 修复了 select 的很多问题。
但是poll仍然不是线程安全的， 这就意味着不管服务器有多强悍，你也只能在一个线程里面处理一组 I/O 流。你当然可以拿多进程来配合了，不过然后你就有了多进程的各种问题。
epoll 可以说是 I/O 多路复用最新的一个实现，epoll 修复了poll 和select绝大部分问题， 比如：
横轴 Dead connections 是链接数的意思，叫这个名字只是它的测试工具叫deadcon。纵轴是每秒处理请求的数量，可看到epoll每秒处理请求的数量基本不会随着链接变多而下降的。poll 和/dev/poll 就很惨了。但 epoll 有个致命的缺点是只有 linux 支持。
比如平常Nginx为何可以支持4W的QPS是因为它会使用目标平台上面最高效的I/O多路复用模型。
然后你会发现上面的提到过的操作都不是真正的异步，因为两个阶段总要等待会儿！而真正的异步 I/O 是内核数据准备好和数据从内核态拷贝到用户态这两个过程都不用等待。
很庆幸，Linux给我们准备了 aio_read 跟 aio_write 函数实现真实的异步，当用户发起aio_read请求后就会自动返回。内核会自动将数据从内核缓冲区拷贝到用户进程空间，应用进程啥都不用管。
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同步跟异步的区别在于 数据从内核空间拷贝到用户空间是否由用户线程完成 ，这里又分为同步阻塞跟同步非阻塞两种。
我们以同步非阻塞为例，如下可看到，在将数据从内核拷贝到用户空间这一过程，是由用户线程阻塞完成的。
可发现，用户在调用之后会立即返回，由内核完成数据的拷贝工作，并通知用户线程，进行回调。
在Java中，我们使用socket进行网络通信，IO主要有三种模式，主要看 内核支持 哪些。
同步阻塞IO ，每个客户端的Socket连接请求，服务端都会对应有个处理线程与之对应，对于没有分配到处理线程的连接就会被阻塞或者拒绝。相当于是 一个连接一个线程 。
BIO特点 ：
常量：
主类：
服务端监听线程：
服务端处理线程：
客户端：
同步非阻塞IO之NIO ：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说明读就绪，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说明写就绪，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，在进行IO操作请求时候再用个线程去处理，是 一个请求一个线程 。Java中使用Selector、Channel、Buffer来实现上述效果。
每个线程中包含一个 Selector 对象，它相当于一个通道管理器，可以实现在一个线程中处理多个通道的目的，减少线程的创建数量。远程连接对应一个channel，数据的读写通过buffer均在同一个 channel 中完成，并且数据的读写是非阻塞的。通道创建后需要注册在 selector 中，同时需要为该通道注册感兴趣事件（客户端连接服务端事件、服务端接收客户端连接事件、读事件、写事件）， selector 线程需要采用 轮训 的方式调用 selector 的 select 函数，直到所有注册通道中有兴趣的事件发生，则返回，否则一直阻塞。而后循环处理所有就绪的感兴趣事件。以上步骤解决BIO的两个瓶颈：
下面对以下三个概念做一个简单介绍，Java NIO由以下三个核心部分组成：
channel和buffer有好几种类型。下面是Java NIO中的一些主要channel的实现：
正如你所看到的，这些通道涵盖了UDP和TCP网络IO，以及文件IO。以下是Java NIO里关键的buffer实现：
在微服务阶段，一个请求可能涉及到多个不同服务之间的跨服务器调用，如果你想实现高性能的PRC框架来进行数据传输，那就可以基于Java NIO做个支持长连接、自定义协议、高并发的框架，比如Netty。Netty本身就是一个基于NIO的网络框架， 封装了Java NIO那些复杂的底层细节，给你提供简单好用的抽象概念来编程。比如Dubbo底层就是用的Netty。
AIO是异步非阻塞IO，相比NIO更进一步，进程读取数据时只负责发送跟接收指令，数据的准备工作完全由操作系统来处理。
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原文：阻塞、非阻塞、多路复用、同步、异步、BIO、NIO、AIO 一锅端
