java培訓(xùn)教程基礎(chǔ)篇-Java開發(fā)中的I/O模型原理解析

　　本期java培訓(xùn)教程基礎(chǔ)篇-Java開發(fā)中的I/O模型原理解析，I/O是 input/output的縮寫即輸入輸出端口。每個(gè)設(shè)備都會有一個(gè)專用的I/O地址用來處理自己的輸入輸出信息。常見的五種IO模型分別是：阻塞IO、非阻塞IO、多路復(fù)用IO、信號驅(qū)動IO以及異步IO。

　　接下來我們具體了解Java 開發(fā)中的I/O模型：

　　1、BIO(Blocking IO)

　　BIO是同步阻塞模型一個(gè)客戶端連接對應(yīng)一個(gè)處理線程。在BIO中accept和read方法都是阻塞操作，如果沒有連接請求accept方法阻塞;如果無數(shù)據(jù)可讀取read方法阻塞。

　　2、NIO(Non Blocking IO)

　　NIO是同步非阻塞模型服務(wù)端的一個(gè)線程可以處理多個(gè)請求，客戶端發(fā)送的連接請求注冊在多路復(fù)用器Selector上服務(wù)端線程通過輪詢多路復(fù)用器查看是否有IO請求有則進(jìn)行處理。

　　NIO的三大核心組件：

　　(1)Buffer：用于存儲數(shù)據(jù)底層基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)，針對8種基本類型提供了對應(yīng)的緩沖區(qū)類。

　　(2)Channel：用于進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸面向緩沖區(qū)進(jìn)行操作支持雙向傳輸，數(shù)據(jù)可以從Channel讀取到Buffer中也可以從Buffer寫到Channel中。

　　(3)Selector：選擇器當(dāng)向一個(gè)Selector中注冊Channel后，Selector 內(nèi)部的機(jī)制就可以自動不斷地查詢(Select)這些注冊的Channel是否有已就緒的 I/O 事件(例如可讀，可寫，網(wǎng)絡(luò)連接完成等)，這樣程序就可以很簡單地使用一個(gè)線程高效地管理多個(gè)Channel也可以說管理多個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接，因此Selector也被稱為多路復(fù)用器。

　　當(dāng)某個(gè)Channel上面發(fā)生了讀或者寫事件，這個(gè)Channel就處于就緒狀態(tài)，會被Selector監(jiān)聽到，然后通過SelectionKeys可以獲取就緒Channel的集合進(jìn)行后續(xù)的I/O操作。

　　Epoll是Linux下多路復(fù)用IO接口select/poll的增強(qiáng)版本，它能顯著提高程序在大量并發(fā)連接中只有少量活躍的情況下的系統(tǒng)CPU利用率，獲取事件的時(shí)候它無須遍歷整個(gè)被偵聽的描述符集，只要遍歷那些被內(nèi)核IO事件異步喚醒而加入Ready隊(duì)列的描述符集合就行了。

　　3、AIO(NIO 2.0)

　　AIO是異步非阻塞模型一般用于連接數(shù)較多且連接時(shí)間較長的應(yīng)用，在讀寫事件完成后由回調(diào)服務(wù)去通知程序啟動線程進(jìn)行處理。與NIO不同，當(dāng)進(jìn)行讀寫操作時(shí)只需直接調(diào)用read或write方法即可。這兩種方法均為異步的對于讀操作而言，當(dāng)有流可讀取時(shí)操作系統(tǒng)會將可讀的流傳入read方法的緩沖區(qū)并通知應(yīng)用程序;對于寫操作而言當(dāng)操作系統(tǒng)將write方法傳遞的流寫入完畢時(shí)操作系統(tǒng)主動通知應(yīng)用程序。可以理解為read/write方法都是異步的完成后會主動調(diào)用回調(diào)函數(shù)。

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