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週末午後，在家裡面進行電話面試，我問了面試者幾個關於IO的問題，其中包括什麼是BIO、NIO和AIO？三者有什麼區別？具體如何使用等問題，但是面試者回答的並不是很滿意。於是我在面試評價中寫道："對Java的IO提醒理解不夠深入"。恰好被女朋友看到了。

Java IO

IO，常協作I/O，是Input/Output的簡稱，即輸入/輸出。通常指資料在內部儲存器（記憶體）和外部儲存器（硬碟、優盤等）或其他周邊裝置之間的輸入和輸出。

輸入/輸出是資訊處理系統（例如計算機）與外部世界（可能是人類或另一資訊處理系統）之間的通訊。

輸入是系統接收的訊號或資料，輸出則是從其傳送的訊號或資料。

在Java中，提供了一些列API，可以供開發者來讀寫外部資料或檔案。我們稱這些API為Java IO。

IO是Java中比較重要，且比較難的知識點，主要是因為隨著Java的發展，目前有三種IO共存。分別是BIO、NIO和AIO。

Java BIO

BIO 全稱Block-IO 是一種同步且阻塞的通訊模式。是一個比較傳統的通訊方式，模式簡單，使用方便。但併發處理能力低，通訊耗時，依賴網速。

Java NIO

Java NIO，全程 Non-Block IO ，是Java SE 1.4版以後，針對網路傳輸效能優化的新功能。是一種非阻塞同步的通訊模式。

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別是資料打包和傳輸的方式。原來的 I/O 以流的方式處理資料，而 NIO 以塊的方式處理資料。

面向流的 I/O 系統一次一個位元組地處理資料。一個輸入流產生一個位元組的資料，一個輸出流消費一個位元組的資料。

面向塊的 I/O 系統以塊的形式處理資料。每一個操作都在一步中產生或者消費一個數據塊。按塊處理資料比按(流式的)位元組處理資料要快得多。但是面向塊的 I/O 缺少一些面向流的 I/O 所具有的優雅性和簡單性。

Java AIO

Java AIO，全程 Asynchronous IO，是非同步非阻塞的IO。是一種非阻塞非同步的通訊模式。

在NIO的基礎上引入了新的非同步通道的概念，並提供了非同步檔案通道和非同步套接字通道的實現。

三種IO的區別

首先，我們站在巨集觀的角度，重新畫一下重點：

BIO （Blocking I/O）：同步阻塞I/O模式。

NIO （New I/O）：同步非阻塞模式。

AIO （Asynchronous I/O）：非同步非阻塞I/O模型。

那麼，同步阻塞、同步非阻塞、非同步非阻塞都是怎麼回事呢？關於這部分內容也可以檢視《漫話：如何給女朋友解釋什麼是IO中的阻塞、非阻塞、同步、非同步？》。

同步阻塞模式：這種模式下，我們的工作模式是先來到廚房，開始燒水，並坐在水壺面前一直等著水燒開。

同步非阻塞模式：這種模式下，我們的工作模式是先來到廚房，開始燒水，但是我們不一直坐在水壺前面等，而是回到客廳看電視，然後每隔幾分鐘到廚房看一下水有沒有燒開。

非同步非阻塞I/O模型：這種模式下，我們的工作模式是先來到廚房，開始燒水，我們不一一直坐在水壺前面等，也不隔一段時間去看一下，而是在客廳看電視，水壺上面有個開關，水燒開之後他會通知我。

阻塞VS非阻塞：人是否坐在水壺前面一直等。

同步VS非同步：水壺是不是在水燒開之後主動通知人。

適用場景

BIO方式適用於連線數目比較小且固定的架構，這種方式對伺服器資源要求比較高，併發侷限於應用中，JDK1.4以前的唯一選擇，但程式直觀簡單易理解。

NIO方式適用於連線數目多且連線比較短（輕操作）的架構，比如聊天伺服器，併發侷限於應用中，程式設計比較複雜，JDK1.4開始支援。

AIO方式適用於連線數目多且連線比較長（重操作）的架構，比如相簿伺服器，充分呼叫OS參與併發操作，程式設計比較複雜，JDK7開始支援。

使用方式

使用BIO實現檔案的讀取和寫入。

//Initializes The ObjectUser1 user = new User1();user.setName("hollis");user.setAge(23);System.out.println(user);//Write Obj to FileObjectOutputStream oos = null;try {    oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile"));    oos.writeObject(user);} catch (IOException e) {    e.printStackTrace();} finally {    IOUtils.closeQuietly(oos);}//Read Obj from FileFile 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 ObjectUser1 user = new User1();user.setName("hollis");user.setAge(23);System.out.println(user);//Write Obj to FileObjectOutputStream oos = null;try {    oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream("tempFile"));    oos.writeObject(user);} catch (IOException e) {    e.printStackTrace();} finally {    IOUtils.closeQuietly(oos);}//Read Obj from FileFile 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實現檔案的讀取和寫入。

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;// 位元組            ByteBuffer bf = ByteBuffer.allocate(capacity);            int length = -1;            while ((length = channel.read(bf)) != -1) {                bf.clear();                byte[] bytes = bf.array();                System.out.write(bytes, 0, length);                System.out.println();            }            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");            int length = 0;            while ((length = channel.write(src)) != 0) {                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實現檔案的讀取和寫入

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);  }}

滴滴滴，水開了。

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