Java I/O

BIO/NIO/AIO 有什么区别？

Java 的 I/O 模型经历了从 BIO 到 NIO，再到 AIO 的演进过程，核心区别体现在"是否阻塞"和"是否异步"两个维度。

BIO（Blocking IO）
同步阻塞模型，服务器为每一个客户端连接创建一个独立线程处理读写操作，线程在读写时会被阻塞。这种方式实现简单，但当连接数增多时，线程资源消耗巨大，难以支撑高并发。

NIO（Non-blocking IO）
同步非阻塞模型，底层基于多路复用器（Selector），允许一个线程监听多个通道（Channel）。当有事件发生时，才触发相应处理逻辑。线程不再长时间阻塞在某个连接上，提升了资源利用率和并发能力。适用于聊天服务、轻量级任务等场景。

AIO（Asynchronous IO）
异步非阻塞模型，I/O 操作由操作系统完成后异步通知应用程序继续处理。应用程序发起操作后无需等待结果，可立即执行其他逻辑，真正实现 I/O 的"回调式"非阻塞。适用于文件服务器、相册服务等高 I/O 压力场景。

从发展角度看，BIO 是传统模型，适用于小并发应用；NIO 是主流选择，平衡性能与编程复杂度；AIO 适用于高吞吐、长连接场景，但 API 相对复杂，兼容性也存在一定限制。

应用场景	BIO表现	NIO表现	AIO表现
连接数少（<1000）	性能可接受	实现略复杂，优势不明显	实现复杂，性能优势低
高并发（1000+连接）	线程数量爆炸，性能骤降	多路复用机制，性能稳定	理论性能最优，但依赖操作系统支持
短连接（如HTTP）	线程创建销毁成本高	适合（线程复用机制）	性能优势不明显
长连接（如IM通讯）	资源浪费严重	非常适合	适合，但实现复杂度高
大文件I/O操作	阻塞时间长	需要轮询，效率一般	最优（完全异步处理）

同步和异步的区别是什么？

同步与异步描述的是调用者与被调用者之间的协作模式。

同步调用意味着发起调用后，调用者必须等待操作完成才能继续执行后续逻辑。最典型的例子是普通的 HTTP 请求或数据库查询，必须等返回结果后再处理。

而异步调用在发起请求后立即返回，调用者继续执行自身逻辑，操作完成后通过回调函数、事件监听、状态轮询等方式通知结果。异步编程能够显著提升吞吐量，特别适用于高并发、I/O 密集型任务中。

在 Java 中，Future 和 CompletableFuture 是异步调用的典型支持形式；而线程阻塞调用、同步方法就是同步模型的体现。

总结：同步关注的是调用时机，异步关注的是结果反馈方式。

阻塞和非阻塞的区别？

在 I/O 编程中，阻塞与非阻塞直接影响线程调度和系统资源使用效率。

• 阻塞调用：当线程执行某项操作（如读 socket）时，如果资源尚不可用，线程会挂起直到条件满足，期间不能执行其他任务。例如传统的 InputStream.read()，数据未就绪时线程会被挂起。

• 非阻塞调用：线程在调用某项操作时如果资源不可用，立即返回一个状态（如 0 或 null），线程可以继续执行其他任务。常用于 NIO 模型中，线程通过轮询方式不断检测通道是否可读写。

阻塞模型实现简单但资源浪费严重，适合小并发。非阻塞适合高并发、高吞吐场景，虽然逻辑复杂，但能提升系统整体响应性和资源利用率。

理解阻塞与非阻塞，有助于掌握线程模型优化、I/O 多路复用等核心并发编程技术。