java IO 模型--快速分清 同步|阻塞

Posted 2021-02-15 能表达的才是自己的

IO 介绍

IO 模型

IO请求 分为两个阶段：等待资源 和 使用资源；
IO请求：一般需要请求特殊资源（如 磁盘、RAM 或文件），当资源被上一个使用者使用没有释放的时候， IO请求会被阻塞，直到资源可用。

等待资源 阶段有两种策略：

• 阻塞：当IO请求资源没有准备好的时候，请求阻塞，直到得到资源的响应（有资源 或者 超时异常）；
• 非阻塞：资源不可用时，IO请求直接返回，返回数据不可用标志。

使用资源 阶段，IO 分为 同步IO 和 异步IO

• 同步IO：应用阻塞在发送数据和接受数据阶段，直到数据发送或接收完毕 或 失败返回；
• 异步IO：应用发送或接受数据后，即返回，数据写入OS 缓存，由OS 完成数据的发送或接受，完成后，发送成功后失败标志给应用。

Unix IO 模型

• 阻塞IO：等待资源阻塞，使用资源同步；
• 非阻塞IO：等待资源轮询，使用资源同步；
• IO 复用：支持多路复用，等待阻塞在复用选择器上，使用资源同步的方式；
• 信号驱动 ：等待资源通知，使用资源同步；
• 异步IO ：等待 和 使用 采用通知的方式。

各种IO特点：

• 阻塞IO：使用简单，但是每个socket请求会新建一个线程处理，这些线程大多数是没有运算的，造成线程的膨胀；Java BIO 使用这种方式。
• 非阻塞IO：采用轮询的方式，因此不会造成线程的膨胀。java NIO 采用这种方式，大大减少了线程数，可以使用一个线程完成对所有socket 的监听。
  另外，NIO 底层采用多路复用IO的方式（select阻塞，支持多路复用），但是java 的实现接口，采用了轮询的方式，貌似一种非阻塞的形态。
• 同步IO：IO 操作结束之后才返回，效率低些，但是编程方式简单。java BIONIO 都是采用这种方式。
• 异步IO：由于异步IO 只是写入了缓存，由缓存到磁盘成功与否未可知，因此异步IO 相当于把IO操作分成了两部分：发起请求，获取返回结果。因此对应用来说增加了编程复杂性。
  但是异步IO的性能是非常好的，而异步的思想贯穿了IT系统的方方面面。

一些概念： 1、 IOPS：每秒处理的IO 数量。 2、多路复用技术：
信号通路的带宽大于单一信号的数据量大小，为了有效利用带宽，希望信号通路可以一次性传递多个信号数据，这就是多路复用技术。 分类：频分多路复用 和 时分多路复用

IO 组合方式：