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1. 阻塞与非阻塞

• BIO (Blocking I/O)
  同步阻塞模型，线程发起读写请求后必须等待操作完成。例如当调用InputStream.read()时，线程会阻塞直到数据就绪。

• NIO (Non-blocking I/O)
  同步非阻塞模型，通过Selector实现事件驱动机制。线程可以通过轮询方式检查多个通道的就绪状态，当没有就绪事件时，线程可执行其他任务。

• AIO (Asynchronous I/O)
  异步非阻塞模型，采用回调机制。线程发起读写请求后立即返回，操作系统完成IO操作后通过回调函数通知应用程序。

2. 缓冲区设计

• BIO
  基于流式处理，直接操作字节流或字符流：

  InputStream in = socket.getInputStream();
  int data = in.read(); // 直接从流中读取
  

• NIO
  强制使用Buffer进行块数据传输，提供堆内外内存支持：

  ByteBuffer buffer = ByteBuffer.allocateDirect(1024);
  channel.read(buffer); // 数据先写入缓冲区
  

• AIO
  通过CompletionHandler实现零拷贝优化，操作系统直接管理数据缓冲区。

3. 线程模型对比

模型	线程消耗	适用场景
BIO	1:1 (连接:线程)	低并发短连接（<1000）
NIO	M:N (多路复用)	高并发短连接（如聊天服务器）
AIO	1:M (事件回调)	高并发长连接（如文件服务器）

4. 性能指标

• 吞吐量
  $$T_{NIO}\approx 3\times T_{BIO}(千兆网络环境)$$
  $$T_{AIO}\ge 1.5\times T_{NIO}(Linuxepoll实现)$$

• 延迟特性

  • BIO：固定延迟（受线程切换影响）
  • NIO：波动延迟（受事件轮询间隔影响）
  • AIO：稳定低延迟（依赖操作系统优化）

架构选择建议

1. 传统Web应用：NIO（Netty框架）
2. 大文件传输：AIO（JDK7+）
3. 遗留系统维护：BIO（兼容旧协议）