关于JAVA IO操作中的AIO、NIO、BIO
2015-04-23 15:54
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最近学习Netty,补充一下java IO的知识,在网上查到的一些知识整理一下,在此做一下记录:
整理转自:/content/2590605.html
1.IO体系中的同步阻塞名词
同步阻塞IO(JAVA BIO): 同步并阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。
同步非阻塞IO(Java NIO) : 同步非阻塞,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。用户进程也需要时不时的询问IO操作是否就绪,这就要求用户进程不停的去询问。
异步阻塞IO(Java NIO?): 此种方式下是指应用发起一个IO操作以后,不等待内核IO操作的完成,等内核完成IO操作以后会通知应用程序,这其实就是同步和异步最关键的区别,同步必须等待或者主动的去询问IO是否完成,那么为什么说是阻塞的呢?因为此时是通过select系统调用来完成的,而select函数本身的实现方式是阻塞的,而采用select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄(如果从UNP的角度看,select属于同步操作。因为select之后,进程还需要读写数据),从而提高系统的并发性!
(Java AIO(NIO.2))异步非阻塞IO: 在此种模式下,用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回,等IO操作真正的完成以后,应用程序会得到IO操作完成的通知,此时用户进程只需要对数据进行处理就好了,不需要进行实际的IO读写操作,因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。
一个IO操作其实分成了两个步骤:发起IO请求和实际的IO操作。
同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞,如果实际的IO读写阻塞请求进程,那么就是同步IO。
阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步,发起IO请求是否会被阻塞,如果阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO,如果不阻塞,那么就是非阻塞IO。
2.IO设计模式
在高性能的I/O设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作。
Reactor和Proactor模式的主要区别就是真正的读取和写入操作是有谁来完成的,Reactor中需要应用程序自己读取或者写入数据,而Proactor模式中,应用程序不需要进行实际的读写过程,它只需要从缓存区读取或者写入即可,操作系统会读取缓存区或者写入缓存区到真正的IO设备.
参考文章:
/article/1571900.html
http://blog.jobbole.com/59676/
整理转自:/article/3788437.html
3.JAVA IO中的AIO、NIO、BIO
NIO通常采用Reactor模式,AIO通常采用Proactor模式。AIO简化了程序的编写,stream的读取和写入都有OS来完成,不需要像NIO那样子遍历Selector。Windows基于IOCP实现AIO,Linux只有eppoll模拟实现了AIO。
Java7之前的JDK只支持NIO和BIO,从7开始支持AIO。
4种通信方式:TCP/IP+BIO, TCP/IP+NIO, UDP/IP+BIO, UDP/IP+NIO。
TCP/IP+BIO、
Socket和ServerSocket实现,ServerSocket实现Server端端口监听,Socket用于建立网络IO连接。
不适用于处理多个请求 1.生成Socket会消耗过多的本地资源。2. Socket连接的建立一般比较慢。
BIO情况下,能支持的连接数有限,一般都采取accept获取Socket以后采用一个thread来处理,one connection one thread。无论连接是否有真正数据请求,都需要独占一个thread。
可以通过设立Socket池来一定程度上解决问题,但是使用池需要注意的问题是:1. 竞争等待比较多。 2. 需要控制好超时时间。
TCP/IP+NIO
使用Channel(SocketChannel和ServerSocketChannel)和Selector。
Server端通常由一个thread来监听connect事件,另外多个thread来监听读写事件。这样做的好处是这些连接只有在真是请求的时候才会创建thread来处理,one request one thread。这种方式在server端需要支持大量连接但这些连接同时发送请求的峰值不会很多的时候十分有效。
UDP/IP+BIO
DatagramSocket和DatagramPacket。DatagramSocket负责监听端口以及读写数据,DatagramPacket作为数据流对象进行传输。
UDP/IP是无连接的,无法进行双向通信,除非双方都成为UDP Server。
UDP/IP+NIO
通过DatagramChannel和ByteBuffer实现。DatagramChannel负责端口监听及读写。ByteBuffer负责数据流传输。
如果要将消息发送到多台机器,如果为每个目标机器都建立一个连接的话,会有很大的网络流量压力。这时候可以使用基于UDP/IP的Multicast协议传输,Java中可以通过MulticastSocket和DatagramPacket来实现。
Multicast一般多用于多台机器的状态同步,比如JGroups。SRM, URGCP都是Multicast的实现方式。eBay就采用SRM来实现将数据从主数据库同步到各个搜索节点机器。
Java nio 2.0的主要改进就是引入了异步IO(包括文件和网络)….
文章中剩余部分为对NIO2.0为支持AIO所做的改进介绍,有兴趣可直接访问/article/3788437.html
整理转自:/content/2590605.html
1.IO体系中的同步阻塞名词
同步阻塞IO(JAVA BIO): 同步并阻塞,服务器实现模式为一个连接一个线程,即客户端有连接请求时服务器端就需要启动一个线程进行处理,如果这个连接不做任何事情会造成不必要的线程开销,当然可以通过线程池机制改善。
同步非阻塞IO(Java NIO) : 同步非阻塞,服务器实现模式为一个请求一个线程,即客户端发送的连接请求都会注册到多路复用器上,多路复用器轮询到连接有I/O请求时才启动一个线程进行处理。用户进程也需要时不时的询问IO操作是否就绪,这就要求用户进程不停的去询问。
异步阻塞IO(Java NIO?): 此种方式下是指应用发起一个IO操作以后,不等待内核IO操作的完成,等内核完成IO操作以后会通知应用程序,这其实就是同步和异步最关键的区别,同步必须等待或者主动的去询问IO是否完成,那么为什么说是阻塞的呢?因为此时是通过select系统调用来完成的,而select函数本身的实现方式是阻塞的,而采用select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄(如果从UNP的角度看,select属于同步操作。因为select之后,进程还需要读写数据),从而提高系统的并发性!
(Java AIO(NIO.2))异步非阻塞IO: 在此种模式下,用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回,等IO操作真正的完成以后,应用程序会得到IO操作完成的通知,此时用户进程只需要对数据进行处理就好了,不需要进行实际的IO读写操作,因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。
一个IO操作其实分成了两个步骤:发起IO请求和实际的IO操作。
同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞,如果实际的IO读写阻塞请求进程,那么就是同步IO。
阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步,发起IO请求是否会被阻塞,如果阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO,如果不阻塞,那么就是非阻塞IO。
2.IO设计模式
在高性能的I/O设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作。
Reactor和Proactor模式的主要区别就是真正的读取和写入操作是有谁来完成的,Reactor中需要应用程序自己读取或者写入数据,而Proactor模式中,应用程序不需要进行实际的读写过程,它只需要从缓存区读取或者写入即可,操作系统会读取缓存区或者写入缓存区到真正的IO设备.
参考文章:
/article/1571900.html
http://blog.jobbole.com/59676/
整理转自:/article/3788437.html
3.JAVA IO中的AIO、NIO、BIO
NIO通常采用Reactor模式,AIO通常采用Proactor模式。AIO简化了程序的编写,stream的读取和写入都有OS来完成,不需要像NIO那样子遍历Selector。Windows基于IOCP实现AIO,Linux只有eppoll模拟实现了AIO。
Java7之前的JDK只支持NIO和BIO,从7开始支持AIO。
4种通信方式:TCP/IP+BIO, TCP/IP+NIO, UDP/IP+BIO, UDP/IP+NIO。
TCP/IP+BIO、
Socket和ServerSocket实现,ServerSocket实现Server端端口监听,Socket用于建立网络IO连接。
不适用于处理多个请求 1.生成Socket会消耗过多的本地资源。2. Socket连接的建立一般比较慢。
BIO情况下,能支持的连接数有限,一般都采取accept获取Socket以后采用一个thread来处理,one connection one thread。无论连接是否有真正数据请求,都需要独占一个thread。
可以通过设立Socket池来一定程度上解决问题,但是使用池需要注意的问题是:1. 竞争等待比较多。 2. 需要控制好超时时间。
TCP/IP+NIO
使用Channel(SocketChannel和ServerSocketChannel)和Selector。
Server端通常由一个thread来监听connect事件,另外多个thread来监听读写事件。这样做的好处是这些连接只有在真是请求的时候才会创建thread来处理,one request one thread。这种方式在server端需要支持大量连接但这些连接同时发送请求的峰值不会很多的时候十分有效。
UDP/IP+BIO
DatagramSocket和DatagramPacket。DatagramSocket负责监听端口以及读写数据,DatagramPacket作为数据流对象进行传输。
UDP/IP是无连接的,无法进行双向通信,除非双方都成为UDP Server。
UDP/IP+NIO
通过DatagramChannel和ByteBuffer实现。DatagramChannel负责端口监听及读写。ByteBuffer负责数据流传输。
如果要将消息发送到多台机器,如果为每个目标机器都建立一个连接的话,会有很大的网络流量压力。这时候可以使用基于UDP/IP的Multicast协议传输,Java中可以通过MulticastSocket和DatagramPacket来实现。
Multicast一般多用于多台机器的状态同步,比如JGroups。SRM, URGCP都是Multicast的实现方式。eBay就采用SRM来实现将数据从主数据库同步到各个搜索节点机器。
Java nio 2.0的主要改进就是引入了异步IO(包括文件和网络)….
文章中剩余部分为对NIO2.0为支持AIO所做的改进介绍,有兴趣可直接访问/article/3788437.html
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