说说IO（二）- IO模型

 

这部分的东西在网络编程经常能看到，不过在所有IO处理中都是类似的。

IO请求的两个阶段：

       等待资源阶段：IO请求一般需要请求特殊的资源（如磁盘、RAM、文件），当资源被上一个使用者使用没有被释放时，IO请求就会被阻塞，直到能够使用这个资源。

       使用资源阶段：真正进行数据接收和发生。

       举例说就是排队和服务。

 在等待数据阶段，IO分为阻塞IO和非阻塞IO。

       阻塞IO：资源不可用时，IO请求一直阻塞，直到反馈结果（有数据或超时）。

       非阻塞IO：资源不可用时，IO请求离开返回，返回数据标识资源不可用

 在使用资源阶段，IO分为同步IO和异步IO。

       同步IO：应用阻塞在发送或接收数据的状态，直到数据成功传输或返回失败。

       异步IO：应用发送或接收数据后立刻返回，数据写入OS缓存，由OS完成数据发送或接收，并返回成功或失败的信息给应用。

 

 

按照Unix的5个IO模型划分

 

• 阻塞IO
• 非阻塞IO
• IO复用
• 信号驱动的IO
• 异步IO

从性能上看，异步IO的性能无疑是最好的。

 

各种IO的特点

• 阻塞IO：使用简单，但随之而来的问题就是会形成阻塞，需要独立线程配合，而这些线程在大多数时候都是没有进行运算的。Java的BIO使用这种方式，问题带来的问题很明显，一个Socket需要一个独立的线程，因此，会造成线程膨胀。
• 非阻塞IO：采用轮询方式，不会形成线程的阻塞。Java的NIO使用这种方式，对比BIO的优势很明显，可以使用一个线程进行所有Socket的监听（select）。大大减少了线程数。

 

• 同步IO：同步IO保证一个IO操作结束之后才会返回，因此同步IO效率会低一些，但是对应用来说，编程方式会简单。Java的BIO和NIO都是使用这种方式进行数据处理。
• 异步IO：由于异步IO请求只是写入了缓存，从缓存到硬盘是否成功不可知，因此异步IO相当于把一个IO拆成了两部分，一是发起请求，二是获取处理结果。因此，对应用来说增加了复杂性。但是异步IO的性能是所有很好的，而且异步的思想贯穿了IT系统放放面面。

 

评论

6 楼 linuxfs 2013-01-22  

谢谢了，纠结了挺长时间的问题。

5 楼 罗卜头 2011-01-05  

和你在一起 写道

很仔细的同学，好问题：）说不上赐教，一点个人解读，共同学习。

1.Java NIO的底层实现（*nix）就是使用select函数或者poll函数（详见*nix相关书籍），他们两个都属于IO复用的方式，因此，第一个问题，Java NIO属于多用复用；Windows的不知道了。

2.多路复用确实是阻塞的，但是这个阻塞是在select或者poll函数上的或者是在内部实现上（select虽然阻塞，但是能支持多路IO）；对Java来说，由于封装了一层，Java的接口屏蔽了这个阻塞，对外呈现出非阻塞的使用方式。感觉这么说可能更恰当一些——JavaNIO底层实现使用了IO多路复用，而在本身NIO的接口使用方式上，是一种非阻塞IO的方式（轮询检查的方式）。

谢谢，您的解释让我茅舍顿开，我对这个问题纠结了好久
window 好像也是多路复用,我不确定
顺便再请教几个问题
1 信号IO在等待阶段是怎么处理的
2 JAVA 以后的AIO 是否就是使用 第5种模型(unix下)

4 楼 和你在一起 2011-01-04  

很仔细的同学，好问题：）说不上赐教，一点个人解读，共同学习。

1.Java NIO的底层实现（*nix）就是使用select函数或者poll函数（详见*nix相关书籍），他们两个都属于IO复用的方式，因此，第一个问题，Java NIO属于多用复用；Windows的不知道了。

2.多路复用确实是阻塞的，但是这个阻塞是在select或者poll函数上的或者是在内部实现上（select虽然阻塞，但是能支持多路IO）；对Java来说，由于封装了一层，Java的接口屏蔽了这个阻塞，对外呈现出非阻塞的使用方式。感觉这么说可能更恰当一些——JavaNIO底层实现使用了IO多路复用，而在本身NIO的接口使用方式上，是一种非阻塞IO的方式（轮询检查的方式）。

罗卜头 写道

我有几个模糊不清的概念想请教下
1 在unix中 JAVA NIO === 多路复用? 或者说完全使用多路复用
2 如果是的话, 多路复用 在图上在等待阶段是“堵塞”的,但是你说 "Java的NIO使用这种方式，对比BIO的优势很明显，可以使用一个线程进行所有Socket的监听（select）。大大减少了线程数"

望赐教

3 楼 罗卜头 2011-01-04  

我有几个模糊不清的概念想请教下
1 在unix中 JAVA NIO === 多路复用? 或者说完全使用多路复用
2 如果是的话, 多路复用 在图上在等待阶段是“堵塞”的,但是你说 "Java的NIO使用这种方式，对比BIO的优势很明显，可以使用一个线程进行所有Socket的监听（select）。大大减少了线程数"

望赐教

2 楼 和你在一起 2010-12-22  

IO复用方式，主要还是在IO等待阶段，实现上使用了select或poll方式，为什么说复用呢？可以考虑下Java的NIO实现，使用select函数，N个socket通过select返回当前需要处理的IO，而其他IO则继续阻塞。

与上图的“非阻塞I/O”相比，非阻塞IO需要一直轮询，而IO复用提供了类似通知的方式，因此效率更高。

juda 写道

写的很好，能解释下IO复用吗？谢谢
:evil:

1 楼 juda 2010-12-21  

写的很好，能解释下IO复用吗？谢谢
:evil: