IO演进之路

tech2023-05-17  103

IO演进之路

JAVA的IO演进阻塞(Block)和非阻塞(Non-Block)同步(Synchronization)和异步(Asynchronous)BIONIOAIO各 IO 模型对比与总结

JAVA的IO演进

jdk1.0到jdk1.3,只提供BIO

jdk1.4新增java.nio包,提供了NIO开发的API和类库,主要类和接口:

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(异步或同步)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

jdk1.7将原来的NIO类库升级,主要改进三个方面:

提供能够批量获取文件属性的API,这些API具有与平台无关性,不与特性文件系统相耦合提供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通道功能,包括对配置和多播数据报的支持

阻塞(Block)和非阻塞(Non-Block)

阻塞和非阻塞是进程在访问数据的时候,数据是否准备就绪的一种处理方式,当数据没有准备的时候。

阻塞:往往需要等待缓冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情,否则一直等待在那里。非阻塞:当我们的进程访问我们的数据缓冲区的时候,如果数据没有准备好则直接返回,不会等待。如果数据已经准备好,也直接返回。

同步(Synchronization)和异步(Asynchronous)

同步和异步都是基于应用程序和操作系统处理 IO 事件所采用的方式。比如同步:是应用程序要直接参与 IO 读写 的操作。异步:所有的 IO 读写交给操作系统去处理,应用程序只需要等待通知。

同步方式在处理 IO 事件的时候,必须阻塞在某个方法上面等待我们的 IO 事件完成(阻塞 IO 事件或者通过轮询 IO事件的方式)对于异步来说,所有的 IO 读写都交给了操作系统。这个时候,我们可以去做其他的事情,并不需要去完成真正的 IO 操作,当操作完成 IO 后,会给我们的应用程序一个通知。

BIO

IO模型之BIO

NIO

IO模型之NIO

AIO

IO模型之AIO

各 IO 模型对比与总结

属性同步阻塞 IO(BIO)伪异步 IO非阻塞 IO(NIO)异步 IO(AIO)客户端数:IO 线程数1:1M:N(M>=N)M:1M:0阻塞类型阻塞阻塞非阻塞非阻塞同步同步同步同步(多路复用)异步API 使用难度简单简单复杂一般调试难度简单简单复杂复杂可靠性非常差差高高吞吐量低中高高
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