Java IO/NIO

阻塞IO模型

最传统的IO模型，读写数据过程中会发生阻塞现象，当用户线程发出IO请求之后，内核会去查看数据是否就绪，若没有就绪就会等待数据就绪，用户线程处于阻塞状态，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，用户线程解除block状态

• 典型的例子：data = socket.read()，如果没有数据，就会阻塞在read方法

非阻塞IO模型

当用户线程发起一个read操作后，不需要等待，马上就得到一个结果，若结果是一个error，直到数据没有准备好，再次发送read操作

一旦内核中数据准备好了，并且再次收到了用户线程的请求，马上将数据拷贝到用户线程，然后返回

在非阻塞IO模型中，用户线程需要不断询问内核数据是否就绪，非阻塞IO不会交出CPU，一直占用CPU

while(true){
    data = socket.read();
    if(data != error){
        // 处理数据
        break;
    }
}

在while循环中需要不断地去询问内核数据是否就绪，这样会导致CPU占用率非常高，很少用while循环读取数据

多路复用IO模型

JavaNIO实际上就是多路复用IO，多路复用IO中，会有一个线程不断去轮询多个socket状态，只有当socket真正有读写事件时，才真正调用实际地IO读写操作

JavaNIO中，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，这种方式会导致用户线程的阻塞

多路复用IO，通过一个线程，可以管理多个socket，只有当socket真正有读写事件发生才会占用资源进行实际的读写操作，多路复用IO比较适合连接数较多的情况

多路复用IO为何比非阻塞IO模型的效率高是因为在非阻塞IO中，不断地询问socket状态时通过用户线程去进行地，在多路复用IO中，轮询每个socket状态是在内核进行的，这个效率比用户线程高得多

信号驱动IO模型

在信号驱动IO模型中，当用户线程发起一个IO请求操作，会给对应得socket注册一个信号函数，然后用户线程会继续执行，当内核数据就绪时发送一个信号给用户线程，用户线程接收到信号之后，便在信号函数中调用IO读写操作来进行实际的IO请求操作

异步IO模型

异步IO模型是最理想的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他的事，从内核角度，当它受到一个asynchronous read后，它会立刻返回，说明read请求成功了

不会对用户线程产生任何block，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完成

用户线程完全不需要实际的IO操作是如何进行的，只需要发起一个请求，当接收内核返回的成功信号时表示IO操作已经完成，可以直接使用数据

在异步模型中，IO操作两个截断不会阻塞用户线程，两个阶段都是由内核自动完成，发送一个信号告知用户线程操作完成，用户线程不需要再次调用IO函数进行读写

• 信号驱动模型中，当用户线程接收到信号表示数据已经就绪，然后用户线程调用IO函数进行读写操作
• 异步IO模型中，受到信号表示IO操作已经完成，不需要在用户线程中调用IO函数进行实际的读写操作

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