NIO详解（二）： BIO 浅谈同步异步与阻塞非阻塞

古城微笑少年丶 2022-04-18 03:21 238阅读 0赞

在我们了解Java NIO/BIO的网络通信之前，我们先了解一下常用的阻塞/非阻塞模型以及同步/异步的概念

## 一、阻塞和非阻塞 ##

从简单的开始，我们以经典的读取文件的模型举例。（对操作系统而言，所有的输入输出设备都被抽象成文件。）在发起读取文件的请求时，应用层会调用系统内核的I/O接口。

如果应用层调用的是阻塞型I/O，那么在调用之后，应用层即刻被挂起，一直出于等待数据返回的状态，直到系统内核从磁盘读取完数据并返回给应用层，应用层才用获得的数据进行接下来的其他操作。

如果应用层调用的是非阻塞I/O，那么调用后，系统内核会立即返回（虽然还没有文件内容的数据），应用层并不会被挂起，它可以做其他任意它想做的操作。（至于文件内容数据如何返回给应用层，这已经超出了阻塞和非阻塞的辨别范畴。）

这便是（脱离同步和异步来说之后）阻塞和非阻塞的区别。总结来说，是否是阻塞还是非阻塞，关注的是接口调用（发出请求）后等待数据返回时的状态。被挂起无法执行其他操作的则是阻塞型的，可以被立即「抽离」去完成其他「任务」的则是非阻塞型的。

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## 二、同步和异步 ##

阻塞和非阻塞解决了应用层等待数据返回时的状态问题，那系统内核获取到的数据到底如何返回给应用层呢？这里不同类型的操作便体现的是同步和异步的区别。

对于同步型的调用，应用层需要自己去向系统内核问询，如果数据还未读取完毕，那此时读取文件的任务还未完成，应用层根据其阻塞和非阻塞的划分，或挂起或去做其他事情（所以同步和异步并不决定其等待数据返回时的状态）；如果数据已经读取完毕，那此时系统内核将数据返回给应用层，应用层即可以用取得的数据做其他相关的事情。

而对于异步型的调用，应用层无需主动向系统内核问询，在系统内核读取完文件数据之后，会主动通知应用层数据已经读取完毕，此时应用层即可以接收系统内核返回过来的数据，再做其他事情。

这便是（脱离阻塞和非阻塞来说之后）同步和异步的区别。也就是说，是否是同步还是异步，关注的是任务完成时消息通知的方式。由调用方盲目主动问询的方式是同步调用，由被调用方主动通知调用方任务已完成的方式是异步调用。

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## 三、Java 网络通信 ##

### 3.1 基本概念 ###

在Java网络通信中，最基本的概念就是Socket编程了。Socket又称“套接字” 向网络发出请求或者应答网络请求。

Socket 和ServerSocket类库位于Java.net 包中。ServerSocket用于服务器端，Socket是建立网络连接时使用的。在连接成功时，应用程序两端都会产生一个Scoket实例，操作这个实例，完成所需要的会话。对于一个网络连接来说，套接字是平等的，不因为在服务器端或者在客户端而产生不同的级别。不管是Socket还是ServerSocket他们的工作都是通过SocketImpl类及其子类完成的。

套接字之间的连接过程可以分为四个步骤：服务器监听，客户端请求服务器，服务器确认，客户端确认，进行通信。

1）服务器监听：是服务器套接字并不定位具体的客户端套接字，而是处于等待连接的状态，实时监控网络状态。

2）服务器请求：是指由客户端的套接字提出连接请求，要连接的目标是服务器端的套接字。为此，客户端的套接字必须首先描叙它要连接的服务器的套接字，指出服务器的套接字的地址和端口，然后就像服务器套接字提出连接请求。

3）服务器连接确认：是指当服务器套接字监听到或者说接收到客户端套接字的连接请求，它就响应客户端套接字的请求，建立一个新的线程，把服务器端的套接字的描述发送给客户端。

4）客户端连接确认：一旦客户端确认了此描叙，连接就建立完成了，双方开始通信。而服务器套接字继续处于监听状态；继续接受其他网络套接字的连接请求。

### 3.2 阻塞和非阻塞 ###

阻塞：应用程序在获取网络数据的时候，如果程序传输数据很慢，那么程序就一直等待着，直到数据传输完成。

非阻塞：应用程序直接可以获取已经准备就绪的数据, 无须等待。

BIO和NIO的本质区别就是阻塞和非阻塞。

### 3.3 同步和异步 ###

同步和异步一般是面向操作系统与应用程序对I/O操作的层面上区别的。

同步：应用程序会直接参与IO读写操作，并且我们的应用程序会直接阻塞到某个方法上，直到数据准备完毕。

异步：所有的IO操作交个操作系统处理，与我们应用程序没有直接关系，我们程序不需要关系IO读写，当操作系统完成了 IO读写的时候，会给我们应用程序发出通知，数据传输完毕。

### 3.4 在Java网络通信中同步和异步 阻塞和非阻塞 ###

同步异步说的是Server服务器端的执行方式。

阻塞和非阻塞说的就是接受数据的方式。

BIO为同步阻塞模式，NIO为同步非阻塞。NIO并没有实现异步，在JDK1.7以后，升级了NIO库包，指出异步非阻塞通信模式NIO 2.0（AIO）。

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