理解 Java 三种IO模型 BIO/ NIO/ AIO，面试必考问题！

Java 中的 BIO、NIO和 AIO 理解为是 Java 语言对操作系统的各种 IO 模型的封装。程序员在使用这些 API 的时候，不需要关心操作系统层面的知识，也不需要根据不同操作系统编写不同的代码。只需要使用Java的API就可以了。
在讲 BIO,NIO,AIO 之前先来回顾一下这样几个概念：同步与异步，阻塞与非阻塞。
关于同步和异步的概念解读困扰着很多程序员，大部分的解读都会带有自己的一点偏见。参考了 Stackoverflow相关问题后对原有答案进行了进一步完善：
When you execute something synchronously, you wait for it to finish before moving on to another task. When you execute something asynchronously, you can move on to another task before it finishes.
当你同步执行某项任务时，你需要等待其完成才能继续执行其他任务。当你异步执行某些操作时，你可以在完成另一个任务之前继续进行。
同步：两个同步任务相互依赖，并且一个任务必须以依赖于另一任务的某种方式执行。 比如在A->B事件模型中，你需要先完成 A 才能执行B。 再换句话说，同步调用中被调用者未处理完请求之前，调用不返回，调用者会一直等待结果的返回。
异步：两个异步的任务完全独立的，一方的执行不需要等待另外一方的执行。再换句话说，异步调用种一调用就返回结果不需要等待结果返回，当结果返回的时候通过回调函数或者其他方式拿着结果再做相关事情，

阻塞和非阻塞
阻塞：阻塞就是发起一个请求，调用者一直等待请求结果返回，也就是当前线程会被挂起，无法从事其他任务，只有当条件就绪才能继续。
非阻塞：非阻塞就是发起一个请求，调用者不用一直等着结果返回，可以先去干其他事情。
如何区分 “同步/异步 ”和 “阻塞/非阻塞” 呢？
同步/异步是从行为角度描述事物的，而阻塞和非阻塞描述的当前事物的状态（等待调用结果时的状态）。

1  BIO（Blocking IO）

BIO是同步阻塞模型，一个客户端连接对应一个处理线程。在BIO中，accept和read方法都是阻塞操作，如果没有连接请求，accept方法阻塞；如果无数据可读取，read方法阻塞。

2  NIO（Non Blocking IO）

NIO是同步非阻塞模型，服务端的一个线程可以处理多个请求，客户端发送的连接请求注册在多路复用器Selector上，服务端线程通过轮询多路复用器查看是否有IO请求，有则进行处理。

NIO的三大核心组件：

Buffer：用于存储数据，底层基于数组实现，针对8种基本类型提供了对应的缓冲区类。

Channel：用于进行数据传输，面向缓冲区进行操作，支持双向传输，数据可以从Channel读取到Buffer中，也可以从Buffer写到Channel中。

Selector：选择器，当向一个Selector中注册Channel后，Selector 内部的机制就可以自动不断地查询（Select）这些注册的Channel是否有已就绪的 I/O 事件（例如可读，可写，网络连接完成等），这样程序就可以很简单地使用一个线程高效地管理多个Channel，也可以说管理多个网络连接，因此，Selector也被称为多路复用器。当某个Channel上面发生了读或者写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector监听到，然后通过SelectionKeys可以获取就绪Channel的集合，进行后续的I/O操作。

Epoll是Linux下多路复用IO接口select/poll的增强版本，它能显著提高程序在大量并发连接中只有少量活跃的情况下的系统CPU利用率，获取事件的时候，它无须遍历整个被侦听的描述符集，只要遍历那些被内核IO事件异步唤醒而加入Ready队列的描述符集合就行了。

3  AIO（NIO 2.0）

AIO是异步非阻塞模型，一般用于连接数较多且连接时间较长的应用，在读写事件完成后由回调服务去通知程序启动线程进行处理。与NIO不同，当进行读写操作时，只需直接调用read或write方法即可。这两种方法均为异步的，对于读操作而言，当有流可读取时，操作系统会将可读的流传入read方法的缓冲区，并通知应用程序；对于写操作而言，当操作系统将write方法传递的流写入完毕时，操作系统主动通知应用程序。可以理解为，read/write方法都是异步的，完成后会主动调用回调函数。

对比