深入理解非阻塞同步IO和非阻塞异步IO

这两篇文章分析了Linux下的5种IO模型 

http://blog.csdn.NET/historyasamirror/article/details/5778378

http://blog.csdn.Net/hguisu/article/details/7453390

 

很多人对阻塞 / 非阻塞， 同步 / 异步 的概念理解的不深入，搞不清楚非阻塞和异步IO的区别，笼统的认为非阻塞IO就是异步IO。其实区别很大，编程模型完全不同。

 

阻塞 / 非阻塞描述的是函数，指访问某个函数时是否会阻塞线程(block，线程进入阻塞状态)。

同步 / 异步描述的是执行IO操作的主体是谁，同步是由用户进程自己去执行最终的IO操作。异步是用户进程自己不关系实际IO操作的过程，只需要由内核在IO完成后通知它既可，由内核进程来执行最终的IO操作。

 

这两组概念交集在一起参生的非阻塞同步IO和非阻塞异步IO的概念就不难理解。

非阻塞同步IO指的是用户调用读写方法是不阻塞的，立刻返回的，而且需要用户线程来检查IO状态。需要注意的是，如果发现有可以操作的IO，那么实际用户进程还是会阻塞等待内核复制数据到用户进程，它与同步阻塞IO的区别是后者全程等待。

 

非阻塞异步IO指的是用户调用读写方法是不阻塞的，立刻返回，而且用户不需要关注读写，只需要提供回调操作，内核线程在完成读写后回调用户提供的callback。

 

这两个概念的不同造成了编程模型的不同。

非阻塞同步IO由于读写方法非阻塞，并且需要用户自己来进行读写，所以每次调用读写方法实际读写的字节数是不确定的，所以需要一个Buffer来保存每次读写的字节状态。更重要的是用户不知道什么时候完成了读写，一般需要用while循环判断Buffer的状态来跟踪读写。

 

非阻塞异步IO由于是内核线程进行读写，并且在IO完成后会回调用户提供的callback，编程模型就比较简单，用户只需要调用读写，提供回调就可以了，比如 read(filename, callback)

select / poll / epoll 从本质上说都是非阻塞同步IO，select会收到IO就绪的状态，然后通知用户去处理IO，实际的IO操作还需要用户等待内核复制操作。

 

要理解IO就绪和完成的区别。就绪指的是还需要用户自己去处理，完成指的是内核帮助完成了，用户不用关心IO过程，只需要提供回调函数。

 

理解了非阻塞同步IO和非阻塞异步IO的区别之后，就不难理解Java NIO的设计了。NIO是围绕ByteBuffer来进行读写的，ByteBuffer是一个缓冲区，用来记录读写的状态，通过多次检查ByteBuffer的状态来确定IO是否完成。

 

Java 1.7的NIO2.0 引入了非阻塞异步IO的概念，编程模型大大简化了。用户只需要关注回调函数即可。