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  JDK1.4之前的早期版本,Java对I/O的支持并不完善,开发人员在开发高性能I/O程序的时候,会面临一些巨大的挑战和困难,主要问题如下:

  • 没有数据缓冲区,I/O性能存在问题;
  • 没有C或者C++中的Channel概念,只有输入和输出流;
  • 同步阻塞式I/O通信(BIO),通常会导致通信线程被长时间阻塞;
  • 支持的字符集有限,硬件可移植性不好。

  在Java支持异步I/O之前的很长一段时间里,高性能服务端开发领域一直被C++和C长期占据,Java的同步阻塞I/O被大家所诟病。

 

  在JDK1.4推出Java NIO之前,基于Java的所有Socket通信都采用了同步阻塞模式(BIO),这种一请求一应答的通信模型简化了上层的应用开发,但是在性能和可靠性方面却存在着巨大的瓶颈。因此,在很长一段时间里,大型的应用服务器都采用C或者C++语言开发,因为它们可以直接使用操作系统提供的异步I/O或者AIO能力。当并发访问量增大、响应时间延迟增大之后,采用Java BIO开发的服务端软件只有通过硬件的不断扩容来满足高并发和延时,极大地增加了企业的成本,并且随着集群规模的不断膨胀,系统的可维护性也面临巨大的挑战,只能通过采购性能更高的硬件服务器来解决问题,这会导致恶性循环。

  正是由于Java传统BIO的拙劣表现,才使得Java支持非阻塞I/O的呼声日渐高涨,最终,JDK1.4版本提供了新的NIO类库,Java终于也可以支持非阻塞I/O了。

 

  JDK1.4推出 NIO 1.0 。新增java.nio包,提供了很多进行异步I/O开发的API和类库,主要的类和接口如下。

  • 进行异步I/O操作的缓冲区ByteBuffer等;
  • 进行异步I/O操作的管道Pipe;
  • 进行各种I/O操作(异步或者同步)的Channel,包括ServerSocketChannel和SocketChannel;
  • 多种字符集的编码能力和解码能力;
  • 实现非阻塞I/O操作的多路复用器selector;
  • 基于流行的Perl实现的正则表达式类库;
  • 文件通道FileChannel。

  新的NIO类库的提供,极大地促进了基于Java的异步非阻塞编程的发展和应用,但是,它依然有不完善的地方,特别是对文件系统的处理能力仍显不足,主要问题如下。

  • 没有统一的文件属性(例如读写权限);
  • API能力比较弱,例如目录的级联创建和递归遍历,往往需要自己实现;
  • 底层存储系统的一些高级API无法使用;
  • 所有的文件操作都是同步阻塞调用,不支持异步文件读写操作。

  JDK1.7推出 NIO 2.0。主要提供了如下三个方面的改进。

  • 提供能够批量获取文件属性的API,这些API具有平台无关性,不与特性的文件系统相耦合,另外它还提供了标准文件系统的SPI,供各个服务商扩展实现;
  • 提供AIO功能,支持基于文件的异步I/O操作和针对网络套接字的异步操作;
  • 完成JSR定义的通道功能,包括对配置和多播数据报的支持等。

   到目前为止大家对Java的I/O演进有了一个更加直观的认识。后面将会对阻塞I/O和非阻塞I/O进行详细讲解,同时给出代码示例。大家就能够对传统的阻塞I/O的弊端和非阻塞I/O的优点有更加深刻的体会。

Java IO编程全解(二)——传统的BIO编程

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posted on 2017-10-16 09:58  Joanna.Yan  阅读(2023)  评论(0编辑  收藏  举报