IO模型
一、阻塞IO模型
同步阻塞:当用户线程发出IO请求之后,内核会去查看数据是否就绪,如果没有就绪就会等待数据就绪,而用户线程就会处于阻塞状态,用户线程交出CPU。当数据就绪之后,内核会将数据拷贝到用户线程,并返回结果给用户线程,用户线程才解除block状态。通俗来说,在用户发出IO请求后,系统那边没接收完成,在这个过程中就会形成阻塞。
ps:
同步:具有一定的先后顺序,发出请求后,必须等待返回,然后才能进行下一步操作。只有同步才有有阻塞的概念,异步不会有这种现象。
异步:发送一个请求,不需要等待返回,随时可以再发送下一个请求,即不需要等待。就像是事件发生了才相应的效果。(消息,js)
二、非阻塞IO模型
同步非阻塞:当用户线程发起一个read操作后,并不需要等待,而是马上就得到了一个结果。如果结果是一个error时,它就知道数据还没有准备好,于是它可以再次发送read操作。一旦内核中的数据准备好了,并且又再次收到了用户线程的请求,那么它马上就将数据拷贝到了用户线程,然后返回。(轮训)
所以事实上,在非阻塞IO模型中,用户线程需要不断地询问内核数据是否就绪,也就说非阻塞IO不会交出CPU,而会一直占用CPU。
ps:在java中基本没实现
典型的非阻塞IO模型一般如下:
Socket socket = new Socket("localhost",8888)
while(true){ socket.read(); }
三、多路复用(同步,加事件驱动方式)
线程职责的划分,多路复用IO模型是目前使用得比较多的模型。
Java NIO实际上就是多路复用IO。
在多路复用IO模型中,会有一个线程不断去轮询多个socket的状态,只有当socket真正有读写事件时,才真正调用实际的IO读写操作。因为在多路复用IO模型中,只需要使用一个线程就可以管理多个socket,系统不需要建立新的进程或者线程,也不必维护这些线程和进程,并且只有在真正有socket读写事件进行时,才会使用IO资源,所以它大大减少了资源占用。
在Java NIO中,是通过selector.select()去查询每个通道是否有到达事件,如果没有事件,则一直阻塞在那里,因此这种方式会导致用户线程的阻塞。
四、异步IO模型(由多路复用IO优化形成,jdk1.7以后才有)
异步IO模型才是最理想的IO模型,在异步IO模型中,当用户线程发起read操作之后,立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面,从内核的角度,当它受到一个asynchronous read之后,它会立刻返回,说明read请求已经成功发起了,因此不会对用户线程产生任何block。然后,内核会等待数据准备完成,然后将数据拷贝到用户线程,当这一切都完成之后,内核会给用户线程发送一个信号,告诉它read操作完成了。也就说用户线程完全不需要关心实际的整个IO操作是如何进行的,只需要先发起一个请求,当接收内核返回的成功信号时表示IO操作已经完成,可以直接去使用数据了。
五、信号驱动IO(基本没使用,暂时不了解)