Java的中BIO、NIO、AIO-1

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最近在項目中用到TCP通信來完成命令和運(yùn)行結(jié)果的交互，用的是典型的TCP通信中的C/S架構(gòu)，原因很簡單：在業(yè)務(wù)需求低的環(huán)境下，這種架構(gòu)簡單、穩(wěn)定還容易寫。但是在實際部署的情況下，一直出現(xiàn)讀不到數(shù)據(jù)的空指針異常，按說BIO模式開發(fā)的應(yīng)該阻塞直到有數(shù)據(jù)讀取，沒有找到原因就變通寫了一個消息隊列，使用定時器每1s從定時器中拿數(shù)據(jù)，解決了這個問題。但是想想這種同步阻塞的形式，就想了解一下其他的模式：NIO、AIO。好了，啰嗦了好多，進(jìn)入正題：

IO操作的基本概念

在說明BIO/NIO/AIO之前，要先弄明白這些概念和原理，什么是同步、異步，阻塞和非阻塞：

• 同步
  在IO操作中，同步指的是用戶進(jìn)程出發(fā)IO操作并等待或者輪詢的去查看IO操作是否就緒
• 異步
  異步是指用戶進(jìn)程在出發(fā)IO操作之后，便開始做自己的事情，IO操作由系統(tǒng)來完成，而當(dāng)IO操作完成的時候，用戶進(jìn)程會得到系統(tǒng)IO已經(jīng)完成的通知。
• 阻塞
  阻塞是指進(jìn)程在訪問數(shù)據(jù)（讀寫操作）的時候，如果得不到數(shù)據(jù)就一直等待直到數(shù)據(jù)就緒，進(jìn)行下一步的操作。
• 非阻塞
  非阻塞是指進(jìn)程在訪問數(shù)據(jù)（讀寫操作）的時候，進(jìn)程會立即得到一個返回值，而不是一直等待下去。

總結(jié)起來同步異步是針對應(yīng)用程序和內(nèi)核的交互而言的，而阻塞和非阻塞是針對進(jìn)程在訪問數(shù)據(jù)的時候，根據(jù)IO操作的就緒狀態(tài)來采取的不同方式，就是一種讀取和寫入操作實現(xiàn)方式。更底層一點(diǎn)來說，同步和異步只是跟IO操作過程中進(jìn)程的狀態(tài)變化有關(guān)，而阻塞和非阻塞就是進(jìn)程的兩種狀態(tài)。不要混淆了這些東西。

根據(jù)上面的基本概念，生成常見的四種IO模式：

• 同步阻塞IO
• 同步非阻塞IO
• 異步阻塞IO
• 異步非阻塞IO

下面來一一的說明這四種模型：

• 同步阻塞IO
  同步阻塞IO是最簡單的IO模型，在此種方式下，用戶進(jìn)程在發(fā)起一個IO操作以后，必須等待IO操作的完成，只有當(dāng)真正完成了IO操作以后，用戶進(jìn)程才能運(yùn)行。JAVA傳統(tǒng)的IO模型屬于此種方式！

同步阻塞IO

• 同步非阻塞IO
  在此種方式下，用戶進(jìn)程發(fā)起一個IO操作以后，就可以返回做其他的事情，但是用戶進(jìn)程需要時不時的去詢問IO操作是否就緒，這就需要用戶進(jìn)程不斷的去輪詢、重復(fù)請求，這樣會消耗大量的cpu資源。一般情況下很少使用這種模型，而是在其他IO模型中使用非阻塞IO這一特性。

同步非阻塞

• 異步阻塞IO
  這種模式是指一個應(yīng)用發(fā)起一個IO操作之后，不等待內(nèi)核IO操作的完成，等IO操作真正完成的時候，應(yīng)用程序會得到IO操作完成的通知。這其實就是同步和異步的最關(guān)鍵區(qū)別，同步必須等待或者主動的去詢問IO操作是否完成，那為什么說是阻塞呢？因為此時是通過select系統(tǒng)調(diào)用完成的，而select函數(shù)本身的實現(xiàn)方式是阻塞的，采用select函數(shù)有兩個好處就是它可以同時監(jiān)聽多個文件句柄，從而提升系統(tǒng)的并發(fā)性。

nio

從上圖中可以看到，用戶首先將需要進(jìn)行IO操作的socket添加到select中，然后阻塞等待select系統(tǒng)調(diào)用返回。當(dāng)數(shù)據(jù)到達(dá)時，socket被激活，select函數(shù)返回。用戶線程正式發(fā)起read請求，讀取數(shù)據(jù)并繼續(xù)執(zhí)行。使用select函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)并不僅限于此。雖然上述方式允許單線程內(nèi)處理多個IO請求，但是每個IO請求的過程還是阻塞的（在select函數(shù)上阻塞），平均時間甚至比同步阻塞IO模型還要長。如果用戶線程只注冊自己感興趣的socket或者IO請求，然后去做自己的事情，等到數(shù)據(jù)到來時再進(jìn)行處理，則可以提高CPU的利用率。

• 異步非阻塞IO
  此種模式，用戶進(jìn)程只需要發(fā)起一個IO操作然后立即返回，等IO操作真正的處理完成之后，應(yīng)用程序會得到IO操作完成的通知，此時用戶只需要對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就好了，不需要進(jìn)行實際的IO讀寫操作，因為真正的IO讀寫操作已經(jīng)由內(nèi)核完成了。在IO多路復(fù)用模型中，事件循環(huán)將文件句柄的狀態(tài)事件通知給用戶線程，由用戶線程自行讀取數(shù)據(jù)、處理數(shù)據(jù)。而在異步IO模型中，當(dāng)用戶線程收到通知時，數(shù)據(jù)已經(jīng)被內(nèi)核讀取完畢，并放在了用戶線程指定的緩沖區(qū)內(nèi)，內(nèi)核在IO完成后通知用戶線程直接使用即可。

aio

上面簡單的介紹了一下目前服務(wù)器編程中常見的幾種IO模型，但是真正把這幾種IO模型付諸實施的是幾種設(shè)計模式：

• C/S模式，這是經(jīng)典的BIO通信模型。
• Reactor模式 是異步阻塞IO的處理模型
• Proactor模式 是異步非阻塞IO的處理模型

第二篇說明詳細(xì)的說明這幾種模式！！

轉(zhuǎn)載于:https://www.cnblogs.com/chailinbo/p/9226277.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java的中BIO、NIO、AIO-1的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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