前文中我们总结了linux系统中的5中IO模型，并且着重介绍了其中的4种IO模型：
- 阻塞I/O(blocking IO)
- 非阻塞I/O(nonblocking IO)
- I/O多路复用(IO multiplexing)
- 异步I/O(asynchronous IO)
但是前面总结的IO模型只是限定在linux下，更偏向于操作系统底层的概念，并没有涉及到Java应用层面，其实Java中也提供了和前面操作系统层面的IO模型相对应的概念，这是本文接下来要讲的重点。
同样本文会围绕如下几点进行展开：
1. I/O模型在Java中的对应
1.1 阻塞I/O
传统Java IO提供的面向流的IO操作方式就属于阻塞式的，调用其read()或write()方法的线程会阻塞，直到完成了数据的读写，在读写的过程中线程是什么都做不了的。
1.2 非阻塞I/O
Java NIO类库提供了多种支持非阻塞模式的类，比如Channel、Buffer，可以将其设置为非阻塞模式，线程向channel请求读数据时，只会获取已经就绪的数据，并不会阻塞以等待所有数据都准备好，这样在数据准备的阶段线程就能够去处理别的事情，这就是非阻塞式读，对于写数据是一样的。
这里和上面阻塞的区别就是，调用read()或write()方法并不阻塞，而是会立即返回，但是这时候IO操作往往是还没有结束的。
1.3 多路复用
Java NIO中的Selector允许单个线程监控多个channel，可以将多个channel注册到一个Selector中，然后可以"select"出已经准备好数据的channel，或者准备好写入的channel，然后对其进行读或者写数据，这就是多路复用。
1.4 异步IO
异步IO模型是比较理想的IO模型，在异步IO模型中，当用户线程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。另一方面，内核会等待数据准备完成，然后将数据复制到用户线程，当这一切都完成之后，内核会给用户线程发送一个信号，告诉它read操作完成了。也就是说用户线程完全不需要关心实际的整个IO操作了，只需要发起请求就行了，当收到内核的成功信号时就可以直接去使用数据了。这就是和非阻塞式的区别，如果说阻塞式IO是完全手动，非阻塞式IO就是半自动，而异步IO就是全自动，多路复用呢？我觉得可以是半自动冲锋枪^_^
在Java 7中，提供了Asynchronous IO，Java NIO中的AsynchronousFileChannel支持异步模型实现的。
2. 适用场景
BIO方式适用于连接数目比较小且每个连接占用大量宽带，这种方式对服务器资源要求比较高，JDK1.4以前的唯一选择，但程序直观简单易理解。
NIO方式适用于连接数目多且连接比较短（轻操作）的架构，比如聊天服务器，编程比较复杂，JDK1.4开始支持。
AIO方式适用于连接数目多且连接比较长（重操作）的架构，比如相册服务器，充分调用OS参与并发操作，编程比较复杂，JDK7开始支持。
3. Java中各种IO模型的使用方式
前面讲了这么多，即讲了linux下的IO模型，又讲了Java中对这些IO模型的支持，到这里我觉得是时候找一些Java中实际的例子看看，下面就分别用三种IO模型来读写文件。
3.1 通过BIO方式读写文件
public void rwByBIO() {
BufferedReader br = null;
FileInputStream in = null;
FileOutputStream out = null;
try {
in = new FileInputStream("test.txt");
out = new FileOutputStream("testBIO.txt");
List<Integer> list = new ArrayList();
int temp;
while((temp = in.read()) != -1) {
out.write(temp);
}
br = new BufferedReader(new InputStreamReader(new FileInputStream("testBIO.txt")));
System.out.println(br.readLine());
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if(br != null) {
try {
br.close();
}catch(IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(out != null) {
try {
out.close();
}catch(IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
在根目录下准备好文件test.txt，里面写上准备好的内容，比如"黄沙百战穿金甲，不破楼兰终不还"，然后跑起来，之后应该会多出一个文件testBIO.txt，里面内容是一样的。我们通过BIO的方式读取test.txt中的内容，同样以BIO的方式写入到testBIO.txt中。
3.2 通过NIO读写文件
public void rwByNIO() {
FileChannel readChannel = null;
FileChannel writeChannel = null;
try {
readChannel = new RandomAccessFile(new File("test.txt"),"r").getChannel();
writeChannel = new RandomAccessFile(new File("testNIO.txt"),"rw").getChannel();
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(10);
int bytesRead = readChannel.read(buffer);
while(bytesRead != -1) {
buffer.flip();
while(buffer.hasRemaining()) {
// 写入文件
writeChannel.write(buffer);
}
// 一次写完之后
buffer.clear();
bytesRead = readChannel.read(buffer);
}
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if(readChannel != null) {
try {
readChannel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
if(writeChannel != null) {
try {
writeChannel.close();
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
这里是通过NIO中的FileChannel来读写文件，但是要注意，虽然这一节的标题是说用NIO的方式来读写文件，但是FileChannel并不支持非阻塞模式，所以其实际上还是属于阻塞的，即BIO的方式，只是因为这里为了统一演示读写文件的例子，所以仍然使用NIO中的FileChannel类来完成。
3.3 通过AIO方式读写文件
public void rwByAIO() {
Path path = Paths.get("test.txt");
AsynchronousFileChannel fileChannel = null;
try {
fileChannel = AsynchronousFileChannel.open(path, StandardOpenOption.READ);
ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocate(1024);
long position = 0;
Future<Integer> operation = fileChannel.read(buffer, position);
while(!operation.isDone());
buffer.flip();
Path writePath = Paths.get("testAIO.txt");
if(!Files.exists(writePath)){
Files.createFile(writePath);
}
AsynchronousFileChannel writeFileChannel = AsynchronousFileChannel.open(writePath, StandardOpenOption.WRITE);
writeFileChannel.write(buffer, position, buffer, new CompletionHandler<Integer, ByteBuffer>() {
@Override
public void completed(Integer result, ByteBuffer attachment) {
System.out.println("bytes written: " + result);
}
@Override
public void failed(Throwable exc, ByteBuffer attachment) {
System.out.println("Write failed");
exc.printStackTrace();
}
});
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
这个例子中是通过异步地方式来读写文件。当调用了Java NIO中的AsynchronousFileChannel对这种操作提供了支持，当调用其read()方法时会立即返回一个Future对象，通过调用其isDone方法来得知数据是否读取完毕。
4. 总结
本文结合前文讲到的IO模型，分别对应到Java中的具体类库实现，并通过例子演示了BIO、NIO、AIO三种方式读写文件。
- 标准Java IO提供的面向流的方式属于BIO模型的实现，在读取的过程中是会阻塞的；
- Java NIO提供的Channel和Buffer是支持NIO模式的，调用了Channel的读写方法之后可以立即返回，在往Buffer中准备数据的过程中是不阻塞的，线程可以做别的事情，但是从Buffer读写数据是阻塞的；
- Java NIO中提供的AsynchronousFileChannel支持异步读写文件，当调用了其读写方法之后可以立即返回，只需要等待系统把数据复制到指定位置即可，整个过程都不会阻塞；