NIO&AIO程式設計模型
NIO執行緒模型
什麼是NIO執行緒模型?
上圖是NIO的執行緒模型, 基於select實現, 這種執行緒模型的特點: 多條channel通過一個選擇器和單挑執行緒繫結, 並且在這種程式設計模型中, Channel中相關業務邏輯不允許存在耗時的任務 , 如果一定會有耗時的邏輯, 請將它們放置到執行緒池中去執行, 因為這種模型雖然做到了非阻塞, 但是他並不是真正的非同步程式設計, 任何channel上的任何耗時的操作, 都會拖垮這個選擇器, 進而拖垮整條執行緒 , 這也是為啥它會被稱為 同步非阻塞
什麼是同步?
- 其一: 因為當channel中出現了耗時的操作時, 其他的channel不得不同步等待
- 其二: 從編碼上看: NIO程式設計中 服務端的
select()會同步等待選擇器感興趣的事件發生 - 其三: 從作業系統的角度上看, 程式使用的資料來自 網絡卡 -> 作業系統的核心緩衝區 -> 使用者區, 當資料進入使用者區後java程式便可以對其進行讀寫操作, 所謂同步就是: 資料進入使用者區的過程中,NIO程式設計模型需要同步並不停的詢問
NIO執行緒模型的優點
NIO執行緒執行緒模型相對於傳統的BIO來說, 最大的優勢就是在於 NIO執行緒模型中單條執行緒可同時為N個使用者(Channel)服務, 而BIO程式設計模型讓人詬病的地方就是, 任何一個新連線接入, 伺服器都得為他開啟不止一條新的執行緒去執行它, 這種BIO系統中, 併發肯定不會很高
NIO適用場景:
NIO方式適用於連線數目多且連線比較短（輕操作）的架構，比如聊天伺服器，併發侷限於應用中，程式設計比較複雜，JDK1.4開始支援
AIO (Asynchronous Input/Output )模型
什麼是AIO?
AIO是(jdk1.7) 發行的 非同步IO程式設計模型, 真正實現了非同步IO, 基於Linux系統的 Epoll 機制實現
無論是NIO, 還是AIO底層都沒有改變網路通訊的基本步驟, 而是在這個基礎上進行了一系列的升級
AIO的底層實現是由作業系統完成的, 資料在核心空間&使用者空間的遷移, 我們在編寫程式碼時也是這樣, 只需要呼叫 AIO.read()
AIO.write() 即可, 換句話說, 我們的業務邏輯就成了 回撥, 原來在作業系統處理資料的這個過程中, 我們的程式需要阻塞等待著, 亦或者放線上程池中執行, 而在AIO程式設計中這段等待時間差被省去了, 因為當作業系統認為資料還有沒準備完時, 它是不會打擾我們的程式的, 這時我們的程式可以去處理其他的邏輯, 而一旦作業系統認為資料齊全了, 他就會回撥我們的提供的回撥函式
- 對應作業系統來說, 當有流資料可讀時, 作業系統會將流傳入到read方法的緩衝區, 然後回撥相關的 CompletionHandler
- 對於寫操作而言, 作業系統會將程式中Buffer裡面資料寫入到從使用者空間寫入到系統空間 再寫入到網絡卡中, 寫入完畢, 同樣會回撥相關的回撥函式
AIO程式設計Server端的示例
下面貼出來一個AIO程式設計Server端的例項:
像下面的 read() write() accept() 全是非同步的, 一經呼叫即刻返回, 不一樣的地方是我們會提供一個回撥物件, 留給作業系統, 當作業系統認為讀寫資料都到位了, 就會去回撥這些函式
public class AIOServer {
private ExecutorService executorService;
// 服務端的Channel
private AsynchronousServerSocketChannel asynchronousServerSocketChannel;
private AIOServer(int port) {
init(port);
}
// 初始化
private void init(int port) {
System.out.println("aio server start with port " + port);
executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);
try {
// 開啟服務端的通道
asynchronousServerSocketChannel = AsynchronousServerSocketChannel.open();
// 繫結埠
asynchronousServerSocketChannel.bind(new InetSocketAddress(port));
System.out.println("server start ... ");
/**
* 方法會非同步的去接收一個請求, accept()同樣是
* 引數1 : this , 暫時理解成任意型別的
* 引數2 : CompleteHandler -- 當請求到來後,會交付給 AIOServerHandler進行處理
*
* todo 在 AIO中的監聽並不是while(true), 而是類似遞迴的操作, 每次監聽到客戶端的請求後, 都需要在處理邏輯中開啟下一次的監聽
*/
asynchronousServerSocketChannel.accept(this, new AIOServerHandler());
System.out.println("------------------------------");
// 阻塞程式
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(60);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
}
}
public AsynchronousServerSocketChannel getAsynchronousServerSocketChannel() {
return this.asynchronousServerSocketChannel;
}
public static void main(String[] args) {
AIOServer aioServer = new AIOServer(9999);
}
}AIO的適用場景
AIO方式使用於連線數目多且連線比較長（重操作）的架構，比如相簿伺服器，充分呼叫OS參與併發操作，程式設計比較複雜，JDK7開始支援。
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