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2021-08-24 22:57:56   0  举报

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大纲/内容

Type

BIO

Block IO ，顾名思义，同步阻塞

客户端socket发送一个请求，服务端socket进行处理后返回响应，相应必须是等处理完才会返回

在这之前啥也干不了，这可不就是同步么

这种方式最大的坑在于，每次一个客户端接入，都是要服务端创建一个线程来服务这个客户端的

如果有大量客户端的时候，那么服务端的线程数量可能达到几千、几万甚至几十万

然后服务器BOOM

要么搞个线程池，固定数量的线程池来处理

但是高并发又会有各种排队和延时的问题

图示

分支主题

NIO

New IO ，同步非阻塞，基于Reactor模型

Buffer缓冲区，将数据写入Buffer中，然后从Buffer中读取数据

IntBuffer、LongBuffer、CharBuffer等很多种针对基础数据类型的Buffer

Channel，NIO中都是通过Channel来进行数据读写的

Selector，多路复用器

selector会不断轮询注册的channel，如果某个channel上发生了读写时间，selector就会将这些channel获取出来

通过SelectionKey获取有读写时间的channel，就可以进行IO操作

一个Selector就通过一个线程，就可以轮询成千上万个channel，这就意味着你的服务端可以介入成千上万的客户端

核心即非阻塞，selector一个线程就可以不停的轮询缠你了，所有客户端请求都不会阻塞，直接就会进来，大不了排下队

NIO的优化思想就是一个请求一个线程，只有某个客户端发送了一个请求的时候，才会启动一个线程来处理

处理时还是要先读取数据，处理，再返回的，这是个同步的过程

IO磁盘操作时需不断的while询问CPU是否处理完成

图示

分支主题

AIO

Async IO，异步非阻塞，基于Proactor模型

每个连接发送过来的请求，都会绑定一个buffer，然后通知操作系统去一部完成读

此时你的程序是回去干别的事儿的，等操作系统完成数据读取后，就会回调你的接口，给你操作系统异步读完的数据

然后你对这个数据处理一下，接着讲结果往回写

写的时候也是个操作系统一个buffer，让操作系统自己获取数据去完成写操作，写完以后再回来通知你

工作线程

读取数据的时候，提供给操作系统一个buffer，空的，然后你就可以干别的事儿了，把读数据的事儿交给系统去干

内核读数据将数据放入buffer，完事了，来回调你的一个接口，告诉你说，ok，数据读好了

写同理

同步、非同步、阻塞、非阻塞

BIO

用BIO的流读写文件时，你发起个IO请求直接hang死，必须等搞完了这次IO才能返回

这个针对的是磁盘文件的IO读写

FileInputStream ，BIO，卡在那儿，直到你读写完成了才可以

NIO

通过NIO的FileChannel发起个文件IO操作，其实发起之后就反悔了，你可以干别的事儿，这就是非阻塞

但是接下来你还得不断地去轮询操作系统，看IO操作完事儿了没有

AIO

通过AIO发起个文件IO操作之后，你立马就可以返回干别的事儿了，接下来你也不用管了

操作系统自己干完了IO之后，告诉你说ok了。

同步就是你自己还得主动去轮询操作系统，异步就是操作系统反过来通知你

零拷贝

先来看看普通的一次IO操作吧

File file = new File(&quot;XXX.txt&quot;); RandomAccessFile raf = new RandomAccessFile(file,&quot;rw&quot;)； byte[] arr = new byte[(int)file.length()]; raf.read(arr); Socket socket = new ServerSocket(8080).accept(); socket.getOutputStreadm().write(arr);

用户态 -&gt; 内核态 && 磁盘数据 -&gt; DMA引擎拷贝 -&gt; 内核缓冲区

内核态 -&gt; 用户态 && 内核缓冲区数据 -&gt; CPU拷贝 -&gt; 用户缓冲区

用户态 -&gt; 内核态 && 用户缓冲区数据 -&gt; CPU拷贝 -&gt; Socket缓冲区

异步化

Socket缓冲区数据 -&gt; DMA引擎拷贝 -&gt; 网络协议引擎

内核态 -&gt; 用户态

图示

分支主题

mmap内存映射技术

直接将磁盘文件数据映射到内核缓冲区，这个映射过程是基于DMA拷贝的

同时用户缓冲区是跟内核缓冲区贡献一块映射数据的，建立共享映射之后

就不需要从内核缓冲区拷贝到用户缓冲区了