笔记-编程-IO模型

笔记-编程-IO模型

1.      简介

常用IO模型

1)      同步阻塞IO（Blocking IO）

2)      同步非阻塞IO（Non-blocking IO）

3)      IO多路复用（IO Multiplexing）

4)      异步IO（Asynchronous IO）

5)      信号IO

注：这里主要讨论的是网络IO，linux和windows下有所不同，不过原理是相似的；

1.1.    相关概念

1. 同步/异步

同步指前后两件任务，有严格的顺序一致性；

异步对顺序的要求和依赖关系没那么强；

1. 阻塞/非阻塞

阻塞：请求-响应比较耗时，如IO

非阻塞：请求-响应比较迅速，如没有等待IP完成就直接返回状态

2.      IO模型

2.1.    阻塞IO

用户线程在读写时被阻塞

数据拷贝指请求到的数据先存放在内核空间, 然后从内核空间拷贝至程序的缓冲区

缺点在于如果数据没有就绪，就会一直阻塞在read方法处。

2.2.    非阻塞IO

用户线程不断发起IO请求. 数据未到达时系统返回一状态值; 数据到达后才真正读取数据，用户线程每次请求IO都可以立即返回；

缺点在于需不断轮询，无谓地消耗了大量的CPU，一般很少直接使用这种模型，而是在其他IO模型中使用非阻塞IO这一特性

2.3.    IO多路复用

使用一个线程去轮询多个socket状态，只有socket真正有读写事件时，才真正调用实际的IO读写操作，相比非阻塞，大大减少了资源占用。

一旦事件响应体很大，就会导致后续的事件迟迟得不到处理，并会影响新的事件轮询。

2.4.    异步IO

异步IO才是最理想的IO模型。

相比于IO多路复用，异步IO并不常用，因为目前操作系统对异步IO的支持并不完善，IO多路复用也基本够用. 有很多做法是用IO多路复用模型模拟异步IO（IO事件触发时不直接通知用户线程，而是将数据读写完毕后放到用户指定的缓冲区中）。
JDK7已经支持了AIO, netty采用过又放弃了, 据说是性能并没有多路复用好.

2.5.   
信号驱动IO模型

当用户线程发起一个IO请求操作，会给对应的socket注册一个信号函数；

然后用户线程继续执行，当内核数据就绪时，会发送一个信号给用户线程，开始IO操作；

一般用于UDP中，对于TCP套接口几乎没用的，原因是该信号产生的过于频繁，并且该信号的出现并没有告诉我们发生了什么事情。