1. 程式人生 > >BIO,NIO,AIO

BIO,NIO,AIO

模型 並行 系統 dwr con 通道 獲得 ant ring

一:事件分離器

在IO讀寫時,把 IO請求 與 讀寫操作 分離調配進行,需要用到事件分離器。根據處理機制的不同,事件分離器又分為:同步的Reactor和異步的Proactor。

Reactor模型:

    - 應用程序在事件分離器註冊 讀就緒事件 和 讀就緒事件處理器
    - 事件分離器等待讀就緒事件發生
    - 讀就緒事件發生,激活事件分離器,分離器調用 讀就緒事件處理器(即:可以進行讀操作了,開始讀)
    - 讀事件處理器開始進行讀操作,把讀到的數據提供給程序使用

Proactor模型:

- 應用程序在事件分離器註冊 讀完成事件 和 讀完成事件處理器,並向操作系統發出異步讀請求

- 事件分離器等待操作系統完成讀取

- 在分離器等待過程中,操作系統利用並行的內核線程執行實際的讀操作,並將結果數據存入用戶自定義緩沖區,最後通知事件分離器讀操作完成

- 事件分離器監聽到 讀完成事件 後,激活 讀完成事件的處理器

- 讀完成事件處理器 處理用戶自定義緩沖區中的數據給應用程序使用

同步和異步的區別就在於 讀 操作由誰完成:同步的Reactor是指程序發出讀請求後,由分離器監聽到可以進行讀操作時(需要獲得讀操作條件)通知事件處理器進行讀操作,異步的Proactor是指程序發出讀請求後,操作系統立刻異步地進行讀操作了,讀完之後在通知分離器,分離器激活處理器直接取用已讀到的數據。

二:同步阻塞IO(BIO)

我們熟知的Socket編程就是BIO,一個socket連接一個處理線程(這個線程負責這個Socket連接的一系列數據傳輸操作)。阻塞的原因在於:操作系統允許的線程數量是有限的,多個socket申請與服務端建立連接時,服務端不能提供相應數量的處理線程,沒有分配到處理線程的連接就會阻塞等待或被拒絕。

三:同步非阻塞IO(NIO)

New IO是對BIO的改進,基於Reactor模型。我們知道,一個socket連接只有在特點時候才會發生數據傳輸IO操作,大部分時間這個“數據通道”是空閑的,但還是占用著線程。NIO作出的改進就是“一個請求一個線程”,在連接到服務端的眾多socket中,只有需要進行IO操作的才能獲取服務端的處理線程進行IO。這樣就不會因為線程不夠用而限制了socket的接入。客戶端的socket連接到服務端時,就會在事件分離器註冊一個 IO請求事件 和 IO 事件處理器。在該連接發生IO請求時,IO事件處理器就會啟動一個線程來處理這個IO請求,不斷嘗試獲取系統的IO的使用權限,一旦成功(即:可以進行IO),則通知這個socket進行IO數據傳輸。

NIO還提供了兩個新概念:Buffer和Channel

Buffer:
–        是一塊連續的內存塊。
–        是 NIO 數據讀或寫的中轉地。
Channel:
–        數據的源頭或者數據的目的地
–        用於向 buffer 提供數據或者讀取 buffer 數據 ,buffer 對象的唯一接口。
–         異步 I/O 支持
Buffer作為IO流中數據的緩沖區,而Channel則作為socket的IO流與Buffer的傳輸通道。客戶端socket與服務端socket之間的IO傳輸不直接把數據交給CPU使用,
而是先經過Channel通道把數據保存到Buffer,然後CPU直接從Buffer區讀寫數據,一次可以讀寫更多的內容。
使用Buffer提高IO效率的原因(這裏與IO流裏面的BufferedXXStream、BufferedReader、BufferedWriter提高性能的原理一樣):IO的耗時主要花在數據傳輸的路上,普通的IO是一個字節一個字節地傳輸,
而采用了Buffer的話,通過Buffer封裝的方法(比如一次讀一行,則以行為單位傳輸而不是一個字節一次進行傳輸)就可以實現“一大塊字節”的傳輸。比如:IO就是送快遞,普通IO是一個快遞跑一趟,采用了Buffer的IO就是一車跑一趟。很明顯,buffer效率更高,花在傳輸路上
的時間大大縮短。

四:異步阻塞IO(AIO)

NIO是同步的IO,是因為程序需要IO操作時,必須獲得了IO權限後親自進行IO操作才能進行下一步操作。AIO是對NIO的改進(所以AIO又叫NIO.2),它是基於Proactor模型的。每個socket連接在事件分離器註冊 IO完成事件 和 IO完成事件處理器。程序需要進行IO時,向分離器發出IO請求並把所用的Buffer區域告知分離器,分離器通知操作系統進行IO操作,操作系統自己不斷嘗試獲取IO權限並進行IO操作(數據保存在Buffer區),操作完成後通知分離器;分離器檢測到 IO完成事件,則激活 IO完成事件處理器,處理器會通知程序說“IO已完成”,程序知道後就直接從Buffer區進行數據的讀寫。

也就是說:AIO是發出IO請求後,由操作系統自己去獲取IO權限並進行IO操作;NIO則是發出IO請求後,由線程不斷嘗試獲取IO權限,獲取到後通知應用程序自己進行IO操作

BIO,NIO,AIO