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Java IO 模型

发布时间 2023-12-20 15:12:42作者: yzl1990

IO 是个啥

IO，是 input/output 的缩写，表面意思是输入/输出，描述计算机中数据流动的过程，实际上就是 CPU、内存和外部进行数据交换的过程

举个例子，某个进程要获取到数据的过程如下：
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  • 1.请求：进程请求外部数据
  • 2.准备：缓冲区准备数据，通过磁盘或者网络读取数据到内核空的缓冲区
  • 3.拷贝：将数据从内核空间再拷贝到进程的内存

Java 中的网络 IO

Java 中的网络 IO 模型分三种：

  • BIO
    阻塞 IO（Blocking IO），服务器为每个客户端连接开启一个线程来处理请求
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  • NIO
    同步非阻塞 IO（Non-Blocking IO），服务器实现模式为一个线程处理多个请求（连接），即连接请求都会注册到多路复用器（Selector）上，多路复用器轮询到连接有 I/O 请求就进行处理
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单个线程，可以处理更多的客户端请求
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一个 Selector 对应一个处理线程
一个 Selector 上可以注册多个 Channel
每个 Channel 都会对应一个 Buffer（有时候一个 Channel 可以使用多个 Buffer，这时候程序要进行多个 Buffer 的分散和聚集操作）
Buffer 的本质是一个内存块，底层实现是一个数组
Selector 会根据不同的事件在各个 Channel 上切换
Buffer 是双向的，可以读/写，如果切换读写，则需要调用 Buffer 的 flip 方法
Channel 也是双向的，数据可以流入/流出

  • AIO
    异步非阻塞 IO（Async Non-Blocking IO），AIO 引入异步通道的概念，由操作系统完成与客户端之间的 read/write，之后再由操作系统主动通知服务器线程去处理后面的工作，在这个过程中服务器线程不必同步等待 read/write 完成。由于不同的操作系统对 AIO 的支持程度不同，AIO 目前未得到广泛应用。

适用场景

I/O模式 使用场景 JDK版本
BIO 连接数比较小且固定的架构 1.4以前
NIO 连接数目多且连接比较短的架构 1.4开始
AIO 连接数目多且连接时间长的架构 1.7开始