网站权限怎么设置方法,国内十大网站建设公司,网架加工图,网页设计公司创业计划书Java流的详细解读BIO VS NIO VS AIO
BIO
BIO#xff1a;传统的网络通讯模型#xff0c;就是BIO#xff0c;同步阻塞IO。
它其实就是服务端创建一个ServerSocket#xff0c; 然后就是客户端用一个Socket去连接服务端的那个ServerSocket#xff0c; ServerSocket接收到了…Java流的详细解读BIO VS NIO VS AIO
BIO
BIO传统的网络通讯模型就是BIO同步阻塞IO。
它其实就是服务端创建一个ServerSocket 然后就是客户端用一个Socket去连接服务端的那个ServerSocket ServerSocket接收到了一个的连接请求就创建一个Socket和一个线程去跟那个Socket进行通讯。
接着客户端和服务端就进行阻塞式的通信客户端发送一个请求服务端Socket进行处理后返回响应。
在响应返回前客户端那边就阻塞等待上门事情也做不了。
这种方式的缺点每次一个客户端接入都需要在服务端创建一个线程来服务这个客户端。
这样大量客户端来的时候就会造成服务端的线程数量可能达到了几千甚至几万这样就可能会造成服务端过载过高最后崩溃死掉。
BIO模型图 Acceptor 线程模型
传统的IO模型的网络服务的设计模式中有俩种比较经典的设计模式一个是多线程 一种是依靠线程池来进行处理。
如果是基于多线程的模式来的话就是这样的模式这种也是Acceptor线程模型。
NIO
NIO是一种同步非阻塞IO, 基于Reactor模型来实现的。
其实相当于就是一个线程处理大量的客户端的请求通过一个线程轮询大量的channel每次就获取一批有事件的channel然后对每个请求启动一个线程处理即可。
这里的核心就是非阻塞就那个selector一个线程就可以不停轮询channel所有客户端请求都不会阻塞直接就会进来大不了就是等待一下排着队而已。
这里面优化BIO的核心就是一个客户端并不是时时刻刻都有数据进行交互没有必要死耗着一个线程不放所以客户端选择了让线程歇一歇只有客户端有相应的操作的时候才发起通知创建一个线程来处理请求。
NIO 模型图 Reactor模型 AIO
AIO异步非阻塞IO基于Proactor模型实现。
每个连接发送过来的请求都会绑定一个Buffer然后通知操作系统去完成异步的读这个时间你就可以去做其他的事情。
等到操作系统完成读之后就会调用你的接口给你操作系统异步读完的数据。这个时候你就可以拿到数据进行处理将数据往回写。
在往回写的过程同样是给操作系统一个Buffer让操作系统去完成写写完了来通知你。
这俩个过程都有buffer存在数据都是通过buffer来完成读写。
这里面的主要的区别在于将数据写入的缓冲区后就不去管它剩下的去交给操作系统去完成。
操作系统写回数据也是一样写到Buffer里面写完后通知客户端来进行读取数据。
AIO模型 BIO、NIO、AIO三个模型的同步和阻塞问题
同步阻塞
BIO是同步阻塞的这里说的不是针对网络通讯模型而言而是针对磁盘文件读写IO操作来说的。 因为用BIO的流读写文件例如FileInputStrem是说你发起个IO请求直接hang死卡在那里必须等着搞完了这次IO才能返回。
同步非阻塞
NIO为啥是同步非阻塞因为无论多少客户端都可以接入服务端客户端接入并不会耗费一个线程只会创建一个连接然后注册到selector上去这样你就可以去干其他你想干的其他事情了。
一个selector线程不断的轮询所有的socket连接发现有事件了就通知你然后你就启动一个线程处理一个请求即可这个过程的话就是非阻塞的。
但是这个处理的过程中你还是要先读取数据处理再返回的这是个同步的过程。
异步非阻塞
通过AIO发起个文件IO操作之后你立马就返回可以干别的事儿了接下来你也不用管了操作系统自己干完了IO之后告诉你说ok了。
当你基于AIO的api去读写文件时 当你发起一个请求之后剩下的事情就是交给了操作系统。
当读写完成后 操作系统会来回调你的接口 告诉你操作完成。
在这期间不需要等待 也不需要去轮询判断操作系统完成的状态你可以去干其他的事情。
同步就是自己还得主动去轮询操作系统异步就是操作系统反过来通知你。所以来说 AIO就是异步非阻塞的。
首先我们来了解下传统的Socket网络通讯模型。
NIO核心组件详细讲解
学习NIO先来搞清楚一些相关的概念NIO通讯有哪些相关组件对应的作用都是什么之间有哪些联系?
多路复用机制实现Selector
首先我们来了解下传统的Socket网络通讯模型。
传统Socket通讯原理图 为什么传统的socket不支持海量连接?
每次一个客户端接入都是要在服务端创建一个线程来服务这个客户端的
这会导致大量的客户端的时候服务端的线程数量可能达到几千甚至几万几十万这会导致服务器端程序负载过高不堪重负最终系统崩溃死掉。
接着来看下NIO是如何基于Selector实现多路复用机制支持的海量连接。
NIO原理图 多路复用机制是如何支持海量连接?
NIO的线程模型对Socket发起的连接不需要每个都创建一个线程完全可以使用一个Selector来多路复用监听N多个Channel是否有请求该请求是对应的连接请求还是发送数据的请求。
这里面是基于操作系统底层的Select通知机制的一个Selector不断的轮询多个Channel这样避免了创建多个线程。
只有当莫个Channel有对应的请求的时候才会创建线程可能说1000个请求 只有100个请求是有数据交互的。
这个时候可能server端就提供10个线程就能够处理这些请求。这样的话就可以避免了创建大量的线程。
NIO如何通过Buffer来缓冲数据的。
NIO中的Buffer是个什么东西 ? 学习NIO首当其冲就是要了解所谓的Buffer缓冲区这个东西是NIO里比较核心的一个部分。
一般来说如果你要通过NIO写数据到文件或者网络或者是从文件和网络读取数据出来此时就需要通过Buffer缓冲区来进行。Buffer的使用一般有如下几个步骤
写入数据到Buffer调用flip()方法从Buffer中读取数据调用clear()方法或者compact()方法。
Buffer中对应的Position Mark CapacityLimit都啥? capacity缓冲区容量的大小就是里面包含的数据大小。
limit对buffer缓冲区使用的一个限制从这个index开始就不能读取数据了。
position代表着数组中可以开始读写的index 不能大于limit。
mark是类似路标的东西在某个position的时候设置一下mark此时就可以设置一个标记
后续调用reset()方法可以把position复位到当时设置的那个mark上。去把position或limit调整为小于mark的值时就丢弃这个mark
如果使用的是Direct模式创建的Buffer的话就会减少中间缓冲直接使用DirectorBuffer来进行数据的存储。
如何通过Channel和FileChannel读取Buffer数据写入磁盘的
NIO中Channel是什么?
Channel是NIO中的数据通道类似流但是又有些不同。 Channel既可从中读取数据又可以从写数据到通道中但是流的读写通常是单向的。
Channel可以异步的读写。Channel中的数据总是要先读到一个Buffer中或者从缓冲区中将数据写到通道中。
FileChannel的作用是什么?
Buffer有不同的类型同样Channel也有好几个类型。
FileChannelDatagramChannelSocketChannelServerSocketChannel
这些通道涵盖了UDP 和 TCP 网络IO以及文件IO。而FileChannel就是文件IO对应的管道 在读取文件的时候会用到这个管道。
public class FileChannelDemo1 {public static void main(String[] args) throws Exception {// 构造一个传统的文件输出流FileOutputStream out new FileOutputStream(/Users/tatatsuryou/Desktop/hello.txt);// 通过文件输出流获取到对应的FileChannel以NIO的方式来写文件FileChannel channel out.getChannel();// 将数据写入到Buffer中ByteBuffer buffer ByteBuffer.wrap(new String(Hello World).getBytes());// 通过FileChannel管道将Buffer中的数据写到输出流中去持久化到磁盘中去channel.write(buffer);channel.close();out.close();}
}面试题总结
BIO,NIO,AIO 有什么区别?
简答
BIOBlock IO 同步阻塞式 IO就是我们平常使用的传统 IO它的特点是模式简单使用方便并发处理能力低。NIONon IO 同步非阻塞 IO是传统 IO 的升级客户端和服务器端通过 Channel通道通讯实现了多路复用。AIOAsynchronous IO 是 NIO 的升级也叫 NIO2实现了异步非堵塞 IO 异步 IO 的操作基于事件和回调机制。
详解
BIO (Blocking I/O): 同步阻塞I/O模式数据的读取写入必须阻塞在一个线程内等待其完成。在活动连接数不是特别高小于单机1000的情况下这种模型是比较不错的可以让每一个连接专注于自己的 I/O 并且编程模型简单也不用过多考虑系统的过载、限流等问题。线程池本身就是一个天然的漏斗可以缓冲一些系统处理不了的连接或请求。但是当面对十万甚至百万级连接的时候传统的 BIO 模型是无能为力的。因此我们需要一种更高效的 I/O 处理模型来应对更高的并发量。NIO (New I/O): NIO是一种同步非阻塞的I/O模型在Java 1.4 中引入了NIO框架对应 java.nio 包提供了 Channel , SelectorBuffer等抽象。NIO中的N可以理解为Non-blocking不单纯是New。它支持面向缓冲的基于通道的I/O操作方法。 NIO提供了与传统BIO模型中的 Socket 和 ServerSocket 相对应的 SocketChannel 和 ServerSocketChannel 两种不同的套接字通道实现,两种通道都支持阻塞和非阻塞两种模式。阻塞模式使用就像传统中的支持一样比较简单但是性能和可靠性都不好非阻塞模式正好与之相反。对于低负载、低并发的应用程序可以使用同步阻塞I/O来提升开发速率和更好的维护性对于高负载、高并发的网络应用应使用 NIO 的非阻塞模式来开发AIO (Asynchronous I/O): AIO 也就是 NIO 2。在 Java 7 中引入了 NIO 的改进版 NIO 2,它是异步非阻塞的IO模型。异步 IO 是基于事件和回调机制实现的也就是应用操作之后会直接返回不会堵塞在那里当后台处理完成操作系统会通知相应的线程进行后续的操作。AIO 是异步IO的缩写虽然 NIO 在网络操作中提供了非阻塞的方法但是 NIO 的 IO 行为还是同步的。对于 NIO 来说我们的业务线程是在 IO 操作准备好时得到通知接着就由这个线程自行进行 IO 操作IO操作本身是同步的。查阅网上相关资料我发现就目前来说 AIO 的应用还不是很广泛Netty 之前也尝试使用过 AIO不过又放弃了。
