2、NIO vs BIO

烟雨 4年前 (2021-09-06) 阅读数 544 #NIO

文章标签 NIO

一、stream vs channel

当调用一次channel.read()或stream.read()后，会切换至操作系统内核态来完成真正数据读取，而读取又分为两个阶段，分别为：

阻塞IO模型是指从应用程序发起从获取数据那一刻起，如果内核里没有准备好数据，则直接阻塞用户线程，导致用户线程无法去做别的任何事情，直到数据准备好，被阻塞的程序才会被唤醒，继续处理拿到的数据。

阻塞IO模型只允许一个线程处理一个连接请求，因此当并发量大的时候，会创建大量线程，线程切换开销很大，导致程序处理性能低下。

对于非阻塞IO模型，在发送获取数据的请求时会将对应套接口设置为非阻塞(serverSocketChannel.configureBlocking(false);)，用户线程通过轮询的方式进行询问，数据是否已经准备好，当准备好后停止轮询，接下来的逻辑跟阻塞IO一致。

对比可以发现，阻塞与非阻塞都是以调用方的角度看的，而且阻塞与否全在第一个阶段，第二个阶段都是一致的。非阻塞IO虽然不会阻塞应用程序，但是因为需要长时间的轮询，对于CPU来说，将会进行大量无意义的上下文切换，资源利用率较低。

IO多路复用，利用了一个个代理select，帮助监听多个IO通道的状态，某个通道有新状态产生(触发事件)，没有新的状态产生，则select会阻塞。

注意这里的阻塞，与阻塞IO模型里的不同，阻塞IO模型是指一个IO操作时发生的阻塞行为，而这里select可以同时阻塞多个IO通道，也就是说select可能会监听到一个以上的IO通道的状态，直到有数据可读、可写时，才真正触发IO操作的函数。

异步IO，通过线程1注册一个回调方法，当数据准备完毕后通过另外的线程返回数据，进行处理。

操作系统采用虚拟存储器，操作系统核心是内核，独立于普通应用程序，它既可以访问受保护的内存空间，又有访问底层硬件设备的所有权限。

为了保证内核安全，使得用户进程不直接操作内核，因此操作系统将虚拟存储器分为两个部分：内核空间、用户空间。

内核空间：指操作系统运行时用于程序调度、虚拟内存的使用或者连接硬件资源的程序逻辑的空间。

用户空间：应用程序能够申请使用的空间。

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