Java常见的3中 IO 模型

Posted 2022-12-08 offerNotFound

本文部分参考 Guide大佬的八股文！！！

UNIX 系统下， IO 模型一共有 5 种： 同步阻塞 I/O、同步非阻塞 I/O、I/O 多路复用、信号驱动 I/O 和异步 I/O。本文记录不易理解，建议去看这里的讲解。

BIO (Blocking I/O)

BIO 属于同步阻塞 IO 模型。在同步阻塞 IO 模型中，应用程序发起 read 调用后，会一直阻塞，直到在内核把数据拷贝到用户空间。

同步阻塞：从准备数据到拷贝数据都一直是阻塞的。

BIO 在连接数量少时还能应付，当连接数达到百万级别时就不行了，需要换更高效的 IO 模型。

NIO (Non-blocking/New I/O)

NIO 中的 N 可以理解为 Non-blocking，不单纯是 New。它支持面向缓冲的，基于通道的 I/O 操作方法。 对于高负载、高并发的（网络）应用，应使用 NIO 。

Java 中的 NIO 可以看作是 I/O 多路复用模型。也有很多人认为，Java 中的 NIO 属于同步非阻塞 IO 模型。

同步非阻塞：准备数据这一块去不阻塞的，但拷贝数据这任然阻塞。

NIO 通过轮询操作，避免了一直阻塞。但是这个不断轮询操作十分耗 CPU 资源，这个时候，I/O 多路复用模型 就上场了。

IO 多路复用模型中，线程首先发起 select 调用，询问内核数据是否准备就绪，等内核把数据准备好了，用户线程再发起 read 调用。read 调用的过程（数据从内核空间->用户空间）还是阻塞的。

IO 多路复用模型，通过减少无效的系统调用，减少了对 CPU 资源的消耗。

AIO (Asynchronous I/O)

AIO 也就是 NIO 的另一个版本，是异步 IO 模型。

异步 IO 是基于事件和回调机制实现的，也就是应用操作之后会直接返回，不会堵塞在那里，当后台处理完成，操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。