IO模型

Nullit 2021-05-31

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嗨，everybody 好久不见,好久没更新了更新一下证明我和我的公众号还活着

在这里呢简单给大家介绍一下IO模型，NIO、BIO、AIO 我没有学过AIO所以在这里就说一说NIO和BIO

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I/O模型理解

I/O模型理解：

用什么样的通道进行数据发生和接收，很大程度上决定了程序通信性能

JAVA BIO：

同步阻塞，服务器实现模式为一个连接一个线程，客户端有连接请求服务器就需要启动一个线程进行处理，如果这个连接不做任何操作事情会造成不必要的线程开销，可以通过线程池完成改善实现多客户连接

不是多个线程吗？怎么还阻塞？

个人理解：线程数量是有限制的，一个线程在释放之前不能做其他的事情，而非阻塞是一个线程能处理多个请求，阻塞是一个线程只能专门处理一个请求

阻塞/非阻塞在于没有数据时是否等待，同步就是一直等待客户端消息，异步线程空闲可以去做其他事

JAVA NIO：

同步非阻塞，服务器实现模式为一个线程处理多个请求，客户端发送连接请求都会注册到多路复用上，多路复用器轮询连接有I/O请求就进行处理

JAVA AIO：

异步非阻塞，引入异步通道概念，采用Proactor模式，简化程序的编写，有效的请求才启动线程，它的特点是由操作系统完成后才通知服务端程序启动线程处理，一般适用于连接数较多且连接时间较长的应用

BIO/NIO/AIO适用场景：

BIO方式适用于连接数目比较小且固定的架构，这种方式对服务器资源要求比较高，并发局限于应用中，JDK1.4以前的唯一选择，程序简单易理解

NIO方式适用于连接数目比较多且连接比较短的操作，比如聊天服务器，弹幕系统，服务器间通讯等。编程比较复杂

AIO方式适用于连接数目多且连接比较长的架构，比如相册服务器，充分调用并发操作，编程比较复杂

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BIO

blocking IO

编程简单流程：

服务器端启动一个ServerSocket

客户端启动Socket对服务器进行通信，默认情况下服务器端需要对每个客户建立一个线程与之通讯

客户端发送请求后，先咨询服务器是否有线程响应，如果没有则会等待或者拒绝

如果有响应，客户端线程会等待请求结束后在继续执行

BIO问题：

每个请求都需要创建独立的线程，与对应客户端进行数据Read 业务处理数据write

当并发数比较大时，需要创建大量线程来处理连接，系统资源占用较大

连接创建后，如果当前线程暂时没有数据可读，线程就阻塞在Read操作上，造成线程资源浪费

BIO线程模型

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NIO

No blocking IO

NIO：

Java non-blocking IO,同步非阻塞的

NIO三大核心部分：

Channel(通道)，Buffer(缓冲区)，Selector(选择器)

NIO是面向缓冲区或者面向块编程的，数据读取到一个它稍后处理的缓冲区需要时可在缓存区中前后移动，这就增加了处理过程中的灵活性使它可以提供非阻塞式的高伸缩性网络

NIO的非阻塞模式，使一个线程从某通道发出请求或读取数据，但是它仅能得到目前可以数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取，而不是保持线程阻塞，所有直至数据的可以读之前，该线程可以继续做其他事。非阻塞写也是一样，一个线程请求写入一些数据到某通道，但是不需要等待它完成写入，这个线程同时可以去做别的事情

NIO是可以做到一个线程来处理多个操作的，假设有1000个请求过来根据实际情况可以分配50或者100个线程来处理，不像之前的阻塞IO那样，非得分配1000个

HTTP2.0使用了多路复用技术，做到同一个连接并发处理多个请求，而且并发请求的数量比HTTP1.1大了好几个数量级

BIO和NIO比较：

BIO以流的方式处理数据，而NIO以块的方式处理数据，块IO的效率比流I/O高很多

BIO是阻塞的，NIO是非阻塞的

BIO基于字节流和字符流进行操作，NIO基于Channel和Buffer进行操作，数据总是从通道读取到缓存区中，或者从缓存区写入到通道中。选择器用于监听多个通道时间（连接请求，数据到达等）因此使用单个线程可以监听多个客户端

selector、channel、buffer关系：

每一个channel都会对应一个buffer

一个线程对应一个selector，一个selector对应多个channel

程序切换到那个channel，是有事件来决定的 Event就是一个重要的概率

selector会根据不同事件在各个通道上切换

buffer就是一个内存块，底层是有一个数组