什么是同步異步

同步和異步是針對應用程序和內核交互而言的。同步指的是用戶進程觸發IO操作并等待或者輪詢查看IO操作是否就緒。而異步就是指用戶進程觸發IO操作后便開始干自己的事情，當IO操作完成后，用戶會得到IO完成的通知。

舉個栗子：

同步：自己去銀行取錢。去了銀行申請業務，等待叫號，處理完回家

異步：委托他人代為操作，自己可以干別的，等他人取完錢交給自己。

OS操作系統底層支持異步IO操作。

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什么是阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞是針對遠程訪問數據的時候，根據IO操作的就緒狀態采取的不同的方式。說白了就是一種讀取或者寫入操作函數實現方式。

阻塞方式下讀取或者寫入，行數將一直等待，而非阻塞方式下，讀取或者寫入函數會立刻返回一個狀態值

舉個栗子：

阻塞：ATM排隊取款，你只能等待（使用阻塞IO時，Java會一直阻塞到讀寫完成才退出這個函數）

非阻塞：柜臺取款，取號，然后坐在等待區椅子上，等待廣播叫號通知你辦理，沒叫到你你就不能去。但是這個期間你可以不斷地詢問大堂經理排到你了沒有。大堂經理會告訴你一個結果（使用非阻塞IO時，如果不能讀寫，Java調用會立刻返回。當IO事件分發器通知可以讀寫時，再繼續進行讀寫，不斷循環直到結束）

通過例子可以看出，你去取錢，自己去和不是自己去，跟去了使用ATM還是柜臺辦理，是沒有任何關系的。也就是說阻塞非阻塞和同步異步并沒有直接的關系。同步異步是使用多線程完成的，而阻塞非阻塞是這個線程需不需要等待前面的事務完成

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BIO

同步阻塞編程方式。

就相當于你去銀行辦理業務，而且你使用了ATM取款機（只能自己處理事件，若服務端繁忙就會阻塞，等待服務端響應）

BIO編程方式通常是jdk1.4版本之前使用的編程方式。編程實現過程：首先在服務端啟動一個ServerSocket來監聽網絡請求，客戶端啟動Socket發起網絡請求，默認情況下ServerSocket會建立一個線程來處理此請求，如果服務端沒有線程可用，客戶端則會阻塞等待或遭到拒絕

大致結構如下：

服務端線程與客戶端一一對應，處理客戶端請求

可以通過線程池來優化BIO，避免高并發情況下服務端線程過多

客戶端與服務端線程之間建立的鏈接屬于長連接。長連接的特點就是數據可以多次往返。（HTTP協議通常是短連接，一個請求一個應答就會結束）

同步并阻塞： 服務器實現模式為：一個client鏈接一個server線程。即客戶端有鏈接請求時服務器端就需要啟動一個線程進行處理，如果這個鏈接什么事情也沒干，就會造成不必要的線程開銷。這一點可以通過線程池優化。

BIO適用于 鏈接數目比較小且固定的架構，這種方式對服務器資源要求比較高，并發局限于應用中，JDK1.4前這是唯一的選擇。但是程序直觀簡單容易理解。

使用線程池改善后的模型圖如下：

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NIO

同步非阻塞的編程方式。

就比如說，你去銀行取錢，你選擇叫號（同步非阻塞），你在叫號機上選擇買燒餅，但是叫號機并沒有這個選項，你就沒法叫到號，也就沒有柜臺處理你買燒餅的業務（得不到服務器線程）。

NIO本身是基于事件驅動思想來完成的，其主要想解決的是BIO的大并發問題。NIO基于Reactor，當Socket有流可讀或可寫入socket時，操作系統會相應的通知應用程序進行處理，應用程序再將流讀取到緩沖區或寫入操作系統。也就是說，這個時候，不是說有一個鏈接就會有一個線程來處理，而是有效的請求，才會有線程處理。當一個鏈接沒有數據時，是沒有線程來處理的。

NIO的最重要的地方是當一個鏈接創建后，不需要對應一個線程，這個鏈接會被注冊到多路復用器上面，當這個線程中的多路復用器進行輪詢的時候，發現連接上有請求，才開啟一個線程處理請求。這個時候就進入了一個請求一個線程的模式。

在NIO中，當一個請求被線程處理時，可能會等待其他的資源比如數據庫的資源，其實在等待數據庫資源時這個線程就以及阻塞了。并發量很大的情況下還是可能會有BIO的問題，只不過這種情況就不說client鏈接中沒有請求了，而且請求沒法被及時的回應。
NIO模型如下

同步非阻塞： 實現模式為一個IO請求一個線程，客戶端發送的所有鏈接都會被注冊到多路復用器上，多路復用器輪詢檢查鏈接是否有I/O操作，有IO請求時才會啟動一個線程進行處理。

NIO模式適用于 連接數目多，且鏈接操作比較輕的架構，比如聊天服務器。并發局限于應用中，編程復雜，JDK1.4開始支持

AIO

異步非阻塞編程方式

在JDK1.7引入相關概念

與NIO不同，當進行讀寫操作時，只需調用API的read和write方法即可。這兩種方法均為異步操作。對于讀操作而言，當有流可以進行讀取時，操作系統會將可讀的流傳入Read方法的緩沖區，并通知應用程序；對于寫操作而言，當操作系統將write方法傳遞的流寫入完畢時，操作系統主動通知應用程序。也就是說read和write方法都是異步的，完成后會主動調用回調函數。在JDK1.7中，這個部分的內容被稱作NIO.2。主要在Java.nio.channels包下增加了四個異步通道：

   AsynchronousSocketChannel

   AsynchronousServerSocketChannel

   AsynchronousFileChannel

   AsynchronousDatagramChannel

異步非阻塞： 服務器實現模式為一個有效請求一個線程，客戶端的IO都是由OS操作系統完成的，再通知服務器取啟動線程進行處理。

AIO方式適用于鏈接數目較多且操作較重的架構，比如QQ空間相冊的那種感覺的，充分調用OS參與并發操作，編程復雜，從JDK1.7開始支持

參考視頻鏈接
https://www.bilibili.com/video/BV1mE411d7nb?p=1
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