IO模型 | IO读写原理、同步/异步、阻塞/非阻塞介绍_静静子♡的博客-程序员宅基地

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目录

1. Java IO读写原理

1.1 内核缓冲区和进程缓冲区

1.2 Java 读写IO的底层流程

2. 同步/异步、阻塞/非阻塞介绍

2.1 同步(Synchronization) / 异步(Asynchronization)

2.2 阻塞(Block) / 非租塞(NonBlock)


1. Java IO读写原理

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内存是存储和CPU打交道的数据,在Linux上内存主要分为两部分(内核部分和用户部分)。

先强调一个基础知识:read系统调用,并不是把数据直接从物理设备,读数据到内存。write系统调用,也不是直接把数据,写入到物理设备。

read系统调用,是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区;而write系统调用,是把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。这个两个系统调用,都不负责数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。底层的读写交换,是由操作系统kernel内核完成的

1.1 内核缓冲区和进程缓冲区

缓冲区的目的,是为了减少频繁的系统IO调用

有了缓冲区,操作系统使用read函数把数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区,write把数据从用户缓冲区复制到内核缓冲区中。等待缓冲区达到一定数量的时候,再进行IO的调用,提升性能。至于什么时候读取和存储则由内核来决定,用户程序不需要关心。

在linux系统中,系统内核也有个缓冲区叫做内核缓冲区。每个进程有自己独立的缓冲区,叫做进程缓冲区。所以,用户程序的IO读写程序,大多数情况下,并没有进行实际的IO操作,而是在读写自己的进程缓冲区。

1.2 Java 读写IO的底层流程

用户程序进行IO的读写,基本上会用到系统调用read&write,read把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区,write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区.

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典型的Java服务器处理网络请求的过程:

客户端请求:通过网卡,读取客户端的请求的数据,将数据读取到内核缓冲区;

服务端用户程序请求数据:在内核缓冲区的数据在读取到用户缓冲区。

2. 同步/异步、阻塞/非阻塞介绍

介绍IO模型前需要明白同步/异步、阻塞/非阻塞。

2.1 同步(Synchronization) / 异步(Asynchronization)

同步和异步都是基于应用程序与操作系统处理 IO 事件所采用的方式,比如:

同步:是应用程序要直接参与 IO 读写的操作。

异步:所有的 IO 读写交给操作系统去处理,应用程序只需要等待通知。

同步方式在处理 IO 事件的时候,必须阻塞在某个方法上面等待我们的 IO 事件完成(阻塞 IO 事件或者通过轮询 IO 事件的方式);

对于异步来说,所有的 IO 读写都交给了操作系统。这个时候,我们可以去做其他的事情,并不需要去完成真正的 IO 操作,当操作完成 IO 后会给我们的应用程序一个通知。

2.2 阻塞(Block) / 非租塞(NonBlock)

阻塞和非阻塞是进程在访问数据的时候,数据是否准备就绪的一种处理方式,比如当数据没有准备就绪的时候。

阻塞:往往需要等待缓冲区中的数据准备好过后才处理其他的事情,否则一直等待在那里。

非阻塞:当我们的进程访问我们的数据缓冲区的时候,如果数据没有准备好则直接返回,不会等待。如果数据已经准备好,也直接返回。

注意:

能够组成的IO模型分为同步阻塞、同步非阻塞、异步阻塞、异步非阻塞四种,不存在同步异步、阻塞非阻塞


以上都是学习过程中的整理的笔记,会持续更新,如果有错误或者有疑问,欢迎一起交流吖~~

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