一、BIO、NIO、AIO的基本定义与类比描述：
BIO （Blocking I/O）：同步阻塞I/O模式，数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。这里使用那个经典的烧开水例子，这里假设一个烧开水的场景，有一排水壶在烧开水，BIO的工作模式就是， 叫一个线程停留在一个水壶那，直到这个水壶烧开，才去处理下一个水壶。但是实际上线程在等待水壶烧开的时间段什么都没有做。
NIO （New I/O）：同时支持阻塞与非阻塞模式，但这里我们以其同步非阻塞I/O模式来说明，那么什么叫做同步非阻塞？如果还拿烧开水来说，NIO的做法是叫一个线程不断的轮询每个水壶的状态，看看是否有水壶的状态发生了改变，从而进行下一步的操作。
AIO （ Asynchronous I/O）：异步非阻塞I/O模型。异步非阻塞与同步非阻塞的区别在哪里？异步非阻塞无需一个线程去轮询所有IO操作的状态改变，在相应的状态改变后，系统会通知对应的线程来处理。对应到烧开水中就是，为每个水壶上面装了一个开关，水烧开之后，水壶会自动通知我水烧开了
二、进程中的IO调用步骤大致可以分为以下四步：
1.进程向操作系统请求数据 ;
2.操作系统把外部数据加载到内核的缓冲区中;
3.操作系统把内核的缓冲区拷贝到进程的缓冲区 ;
4.进程获得数据完成自己的功能 ;
当操作系统在把外部数据放到进程缓冲区的这段时间（即上述的第二，三步），如果应用进程是挂起等待的，那么就是同步IO，反之，就是异步IO，也就是AIO 。
三、各自的特点
1）BIO（Blocking I/O）同步阻塞I/O
会阻塞每一个线程
在高并发的web或者tcp服务器中采用BIO模型就无法应对了，如果系统开辟成千上万的线程，那么CPU的执行时机都会浪费在线程的切换中，使得线程的执行效率大大降低。
2）NIO (New I/O) 同步非阻塞I/O
只阻塞一个线程
NIO是New I/O的简称，与旧式的基于流的I/O方法相对，从名字看，它表示新的一套Java I/O标 准。它是在Java 1.4中被纳入到JDK中的，并具有以下特性:
– NIO是基于块(Block)的，它以块为基本单位处理数据
– 为所有的原始类型提供(Buffer)缓存支持
– 增加通道(Channel)对象，作为新的原始 I/O 抽象
– 支持锁和内存映射文件的文件访问接口
– 提供了基于Selector的异步网络I/O
关于NIO弄清除 Channel、Buffer、Selector三个类之间的关系就可以了
Channel
首先说一下Channel，国内大多翻译成“通道”。Channel和IO中的Stream(流)是差不多一个等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream。而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作，NIO中的Channel的主要实现有：FileChannel、DatagramChannel、SocketChannel、ServerSocketChannel；通过看名字就可以猜出个所以然来：分别可以对应文件IO、UDP和TCP（Server和Client）。
Buffer
NIO中的关键Buffer实现有：ByteBuffer、CharBuffer、DoubleBuffer、 FloatBuffer、IntBuffer、 LongBuffer,、ShortBuffer，分别对应基本数据类型: byte、char、double、 float、int、 long、 short。
Selector
Selector 是NIO相对于BIO实现多路复用的基础，Selector 运行单线程处理多个 Channel，如果你的应用打开了多个通道，但每个连接的流量都很低，使用 Selector 就会很方便。例如在一个聊天服务器中。要使用 Selector , 得向 Selector 注册 Channel，然后调用它的 select() 方法。这个方法会一直阻塞到某个注册的通道有事件就绪。一旦这个方法返回，线程就可以处理这些事件，事件的例子有如新的连接进来、数据接收等。
import java.io.IOException;
import java.net.InetSocketAddress;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;
import java.util.Iterator; public class TCPServerSelector{
//缓冲区的长度
private static final int BUFSIZE = 256;
//select方法等待信道准备好的最长时间
private static final int TIMEOUT = 3000;
public static void main(String[] args) throws IOException {
if (args.length < 1){
throw new IllegalArgumentException("Parameter(s): <Port> ...");
}
//创建一个选择器
Selector selector = Selector.open();
for (String arg : args){
//实例化一个信道
ServerSocketChannel listnChannel = ServerSocketChannel.open();
//将该信道绑定到指定端口
listnChannel.socket().bind(new InetSocketAddress(Integer.parseInt(arg)));
//配置信道为非阻塞模式
listnChannel.configureBlocking(false);
//将选择器注册到各个信道
listnChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
}
//创建一个实现了协议接口的对象
TCPProtocol protocol = new EchoSelectorProtocol(BUFSIZE);
//不断轮询select方法，获取准备好的信道所关联的Key集
while (true){
//一直等待,直至有信道准备好了I/O操作
if (selector.select(TIMEOUT) == 0){
//在等待信道准备的同时，也可以异步地执行其他任务，
//这里只是简单地打印"."
System.out.print(".");
continue;
}
//获取准备好的信道所关联的Key集合的iterator实例
Iterator<SelectionKey> keyIter = selector.selectedKeys().iterator();
//循环取得集合中的每个键值
while (keyIter.hasNext()){
SelectionKey key = keyIter.next();
//如果服务端信道感兴趣的I/O操作为accept
if (key.isAcceptable()){
protocol.handleAccept(key);
}
//如果客户端信道感兴趣的I/O操作为read
if (key.isReadable()){
protocol.handleRead(key);
}
//如果该键值有效，并且其对应的客户端信道感兴趣的I/O操作为write
if (key.isValid() && key.isWritable()) {
protocol.handleWrite(key);
}
//这里需要手动从键集中移除当前的key
keyIter.remove();
}
}
}
}
3）AIO (Asynchronous I/O) 异步非阻塞I/O
不阻塞任何线程
- 读完了再通知我
- 不会加快IO，只是在读完后进行通知
- 使用回调函数，进行业务处理
public static void main(String[] args) throws IOException {
AsynchronousServerSocketChannel server = AsynchronousServerSocketChannel.open().bind(new InetSocketAddress(0000));
server.accept(null, new CompletionHandler<AsynchronousSocketChannel, Object>() {
final ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
@Override
public void completed(AsynchronousSocketChannel result, Object attachment) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
Future<Integer> writeResult = null;
try {
buffer.clear();
result.read(buffer).get(100, TimeUnit.SECONDS);
buffer.flip();
writeResult = result.write(buffer);
} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {
e.printStackTrace();
} catch (TimeoutException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
try {
server.accept(null, this);
writeResult.get();
result.close();
} catch (Exception e) {
System.out.println(e.toString());
}
}
}
@Override
public void failed(Throwable exc, Object attachment) {
System.out.println("failed: " + exc);
}
});
}