前言

在Java網(wǎng)絡(luò)編程中，應(yīng)用的較多的主要有BIO，NIO倆種模型，前者為傳統(tǒng)的阻塞IO模型，后者為Java1.4后來(lái)新加入的非阻塞IO模型，由于后者的性能前者要高出很多，所以開(kāi)發(fā)高性能的應(yīng)用時(shí)，基本都會(huì)選擇NIO模型。最典型的比如大名鼎鼎的Netty框架就是基于NIO開(kāi)發(fā)的（Netty框架幾乎無(wú)處不在，）。另外還有一種不太常用的Java1.7中新加入的AIO模型，是NIO的2.0版本，應(yīng)用較少，與NIO的主要區(qū)別在于AIO是基于事件回調(diào)的。

所有Java的這些IO模型都是基于底層來(lái)實(shí)現(xiàn)的，我們先來(lái)簡(jiǎn)單了解下操作系統(tǒng)層面上的IO模型，了解之后會(huì)對(duì)Java的實(shí)現(xiàn)理解有一定的幫助。在Unix網(wǎng)絡(luò)編程一書中定義了5種I/O模型。

正文

阻塞式I/O

這是最簡(jiǎn)單也是最早出現(xiàn)的I/O模型。來(lái)看一下該模型的流程圖

進(jìn)行IO操作時(shí)，進(jìn)程調(diào)用recvfrom，該函數(shù)會(huì)一直阻塞直到數(shù)據(jù)到達(dá)或者報(bào)錯(cuò)才能返回，從調(diào)用recvfrom開(kāi)始到它返回的整段時(shí)間內(nèi)是被阻塞的。這意味著我們的程序在這段等待的時(shí)間內(nèi)做不了任何事情。

非阻塞I/O

當(dāng)調(diào)用recvfrom沒(méi)有數(shù)據(jù)可返回時(shí)，內(nèi)核立即返回一個(gè)EWOULDBLOCK錯(cuò)誤，直至數(shù)據(jù)報(bào)準(zhǔn)備好時(shí)，才正常返回。我們可以對(duì)它進(jìn)行輪詢，查看是否有數(shù)據(jù)到來(lái)，但是這么做的缺點(diǎn)是比較耗費(fèi)CPU時(shí)間。

I/O復(fù)用模型

該模型由select與poll函數(shù)支持，這兩個(gè)函數(shù)作用是內(nèi)核一旦發(fā)現(xiàn)進(jìn)程指定的一個(gè)或多個(gè)I/O條件就緒時(shí)，就會(huì)通知進(jìn)程。

調(diào)用select或者poll，使其不阻塞在I/O系統(tǒng)調(diào)用上。只阻塞在select或者poll調(diào)用，等待數(shù)據(jù)報(bào)套接字變?yōu)榭勺x。當(dāng)套接字返回可讀這一條件時(shí)，則調(diào)用recvfrom把數(shù)據(jù)讀出。該模型的優(yōu)勢(shì)在于select可以同時(shí)等待多個(gè)描述符（一個(gè)socket的讀寫對(duì)應(yīng)一個(gè)描述符）就緒。

信號(hào)驅(qū)動(dòng)式I/O

與I/O復(fù)用模式區(qū)別在于，它可以讓內(nèi)核在描述符就緒時(shí)發(fā)送SIGIO信號(hào)通知我們。這種模型優(yōu)勢(shì)在于等待數(shù)據(jù)報(bào)到達(dá)期間進(jìn)程不被阻塞。

異步I/O模型

進(jìn)程會(huì)告知內(nèi)核啟動(dòng)某個(gè)操作，并讓內(nèi)核在整個(gè)操作完成后通知我們，與信號(hào)驅(qū)動(dòng)模型區(qū)別在于，信號(hào)模型通知我們何時(shí)可以啟動(dòng)一個(gè)I/O操作，異步模型通知我們I/O操作何時(shí)完成。在等待I/O完成期間，我們的進(jìn)程不被阻塞。

比較

可以看出異步I/O模型的性能是最佳的，幾乎阻塞時(shí)間。