IO并发原理 BIO,NIO与AIO

并发原理：

几乎所有的IO接口都是阻塞型的，处理过程中线程将被阻塞，无法进行任何操作直到返回调用结果，或超时。

 

IO模型：系统内核   和   一个调用这个IO的线程

第一步  等待数据准备

第二步  将数据从内核拷贝到进程中

 

BIO  传统阻塞IO

用户线程发送IO请求（read操作）到系统内核，系统内核首先进行数据准备，然后进行数据拷贝。这两个过程中用户线程是完全阻塞的状态，啥也干不了。

用户线程发出IO请求，系统内核会开始准备数据并且直接返回一个error，然后用户线程接收到返回值可以非阻塞（干别的了）。然后用户线程不断地发送请求，时刻询问，如果系统内核没准备好就还是返回error，如果准备好就直接拷贝数据，拷贝过程中是阻塞的。

 

多路复用IO  也就是NIO,非阻塞IO

多了一个select，用来实时监听多个socket是否准备好。当任意socket准备好了 select就会返回，用户就会调用read，系统进行拷贝工作。

优点：select只占用单线程，不消耗太多资源，可以同时处理多个连接

 

异步IO   也就是AIO,异步IO

用户线程发出IO请求后，系统内核接收到请求会立刻给个返回，使用户线程不会阻塞。

然后系统内核自己等待数据准备，然后拷贝到用户内存，完成后通知一下用户线程。

 

举个实际场景的例子 分析一下什么是BIO,NIO,AIO？

BIO：小明坐在家里想打LOL，但是电脑正被他爹占着敲代码.. 这时候小明只能是阻塞的等待他爹改完bug 才能用电脑打游戏(没招)。小明就在他爹旁边干等着改BUG。

NIO,非阻塞IO： 小明觉得干等着太难受了，还耽误时间，就决定先去看电视 边看电视边等，看会电视回来问问他爹改完BUG了吗。小明非阻塞在他爹旁边

AIO,异步IO：  小明很生气，就坐客厅看电视去了，让他爹改好了BUG直接告诉他，省着他老来问了。异步IO

 

 

非阻塞 IO 的核心在于使用一个 Selector 来管理多个通道，可以是 SocketChannel，也可以是 ServerSocketChannel，将各个通道注册到 Selector 上，指定监听的事件。

之后可以只用一个线程来轮询这个 Selector，看看上面是否有通道是准备好的，当通道准备好可读或可写，然后才去开始真正的读写，这样速度就很快了。我们就完全没有必要给每个通道都起一个线程。

NIO 中 Selector 是对底层操作系统实现的一个抽象，管理通道状态其实都是底层系统实现的，这里简单介绍下在不同系统下的实现。

 

select：上世纪 80 年代就实现了，它支持注册 FD_SETSIZE(1024) 个 socket，在那个年代肯定是够用的，不过现在嘛，肯定是不行了。

poll：1997 年，出现了 poll 作为 select 的替代者，最大的区别就是，poll 不再限制 socket 数量。

select 和 poll 都有一个共同的问题，那就是它们都只会告诉你有几个通道准备好了，但是不会告诉你具体是哪几个通道。所以，一旦知道有通道准备好以后，自己还是需要进行一次扫描，显然这个不太好，通道少的时候还行，一旦通道的数量是几十万个以上的时候，扫描一次的时间都很可观了，时间复杂度 O(n)。所以，后来才催生了以下实现。

epoll：2002 年随 Linux 内核 2.5.44 发布，epoll 能直接返回具体的准备好的通道，时间复杂度 O(1)。

 

 

 

 CPU从磁盘数据读取过程 https://www.cnblogs.com/ttaall/p/13738562.html

 传统IO与零拷贝的几种实现 https://www.cnblogs.com/ttaall/p/14029974.html

 图解计算机底层IO过程及JavaNIO https://www.cnblogs.com/ttaall/p/14128788.html