java中的5种io模型的简单介绍

博主：adminadmin 2022-11-23 18:58:10 64

本篇文章给大家谈谈java中的5种io模型，以及对应的知识点，希望对各位有所帮助，不要忘了收藏本站喔。

本文目录一览：

UNIX中的五种I/O模型

在Java网络编程中，应用的较多的主要有BIO，NIO俩种模型，前者为传统的阻塞IO模型，后者为Java1.4后来新加入的非阻塞IO模型，由于后者的性能前者要高出很多，所以开发高性能的应用时，基本都会选择NIO模型。最典型的比如大名鼎鼎的Netty框架就是基于NIO开发的（Netty框架几乎无处不在，）。另外还有一种不太常用的Java1.7中新加入的AIO模型，是NIO的2.0版本，应用较少，与NIO的主要区别在于AIO是基于事件回调的。

所有Java的这些IO模型都是基于底层来实现的，我们先来简单了解下操作系统层面上的IO模型，了解之后会对Java的实现理解有一定的帮助。在Unix网络编程一书中定义了5种I/O模型。

这是最简单也是最早出现的I/O模型。来看一下该模型的流程图

进行IO操作时，进程调用recvfrom，该函数会一直阻塞直到数据到达或者报错才能返回，从调用recvfrom开始到它返回的整段时间内是被阻塞的。这意味着我们的程序在这段等待的时间内做不了任何事情。

当调用recvfrom没有数据可返回时，内核立即返回一个EWOULDBLOCK错误，直至数据报准备好时，才正常返回。我们可以对它进行轮询，查看是否有数据到来，但是这么做的缺点是比较耗费CPU时间。

该模型由select与poll函数支持，这两个函数作用是内核一旦发现进程指定的一个或多个I/O条件就绪时，就会通知进程。

调用select或者poll，使其不阻塞在I/O系统调用上。只阻塞在select或者poll调用，等待数据报套接字变为可读。当套接字返回可读这一条件时，则调用recvfrom把数据读出。该模型的优势在于select可以同时等待多个描述符（一个socket的读写对应一个描述符）就绪。

与I/O复用模式区别在于，它可以让内核在描述符就绪时发送SIGIO信号通知我们。这种模型优势在于等待数据报到达期间进程不被阻塞。

进程会告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作完成后通知我们，与信号驱动模型区别在于，信号模型通知我们何时可以启动一个I/O操作，异步模型通知我们I/O操作何时完成。在等待I/O完成期间，我们的进程不被阻塞。

可以看出异步I/O模型的性能是最佳的，几乎阻塞时间。

IO模型及select，poll，epoll和kqueue的区别

（一）首先，介绍几种常见的I/O模型及其区别，如下：

blocking I/O

nonblocking I/O

I/O multiplexing (select and poll)

signal driven I/O (SIGIO)

asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)—————异步IO模型最大的特点是 完成后发回通知。

阻塞与否，取决于实现IO交换的方式。

异步阻塞是基于select，select函数本身的实现方式是阻塞的，而采用select函数有个好处就是它可以同时监听多个文件句柄.

异步非阻塞直接在完成后通知，用户进程只需要发起一个IO操作然后立即返回，等IO操作真正的完成以后，应用程序会得到IO操作完成的通知，此时用户进程只需要对数据进行处理就好了，不需要进行实际的IO读写操作，因为真正的IO读取或者写入操作已经由内核完成了。

1 blocking I/O

这个不用多解释吧，阻塞套接字。下图是它调用过程的图示：

重点解释下上图，下面例子都会讲到。首先application调用 recvfrom()转入kernel，注意kernel有2个过程，wait for data和copy data from kernel to user。直到最后copy complete后，recvfrom()才返回。此过程一直是阻塞的。

2 nonblocking I/O：

与blocking I/O对立的，非阻塞套接字，调用过程图如下：

可以看见，如果直接操作它，那就是个轮询。。直到内核缓冲区有数据。

3 I/O multiplexing (select and poll)

最常见的I/O复用模型，select。

select先阻塞，有活动套接字才返回。与blocking I/O相比，select会有两次系统调用，但是select能处理多个套接字。

4 signal driven I/O (SIGIO)

只有UNIX系统支持，感兴趣的课查阅相关资料

与I/O multiplexing (select and poll)相比，它的优势是，免去了select的阻塞与轮询，当有活跃套接字时，由注册的handler处理。

5 asynchronous I/O (the POSIX aio_functions)

很少有*nix系统支持，windows的IOCP则是此模型

完全异步的I/O复用机制，因为纵观上面其它四种模型，至少都会在由kernel copy data to appliction时阻塞。而该模型是当copy完成后才通知application，可见是纯异步的。好像只有windows的完成端口是这个模型，效率也很出色。

6 下面是以上五种模型的比较

可以看出，越往后，阻塞越少，理论上效率也是最优。

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5种模型的比较比较清晰了，剩下的就是把select,epoll,iocp,kqueue按号入座那就OK了。

select和iocp分别对应第3种与第5种模型，那么epoll与kqueue呢？其实也于select属于同一种模型，只是更高级一些，可以看作有了第4种模型的某些特性，如callback机制。

为什么epoll,kqueue比select高级？

答案是，他们无轮询。因为他们用callback取代了。想想看，当套接字比较多的时候，每次select()都要通过遍历FD_SETSIZE个Socket来完成调度,不管哪个Socket是活跃的,都遍历一遍。这会浪费很多CPU时间。如果能给套接字注册某个回调函数，当他们活跃时，自动完成相关操作，那就避免了轮询，这正是epoll与kqueue做的。

windows or *nix （IOCP or kqueue/epoll）？

诚然，Windows的IOCP非常出色，目前很少有支持asynchronous I/O的系统，但是由于其系统本身的局限性，大型服务器还是在UNIX下。而且正如上面所述，kqueue/epoll 与 IOCP相比，就是多了一层从内核copy数据到应用层的阻塞，从而不能算作asynchronous I/O类。但是，这层小小的阻塞无足轻重，kqueue与epoll已经做得很优秀了。

提供一致的接口，IO Design Patterns

实际上，不管是哪种模型，都可以抽象一层出来，提供一致的接口，广为人知的有ACE,Libevent（基于reactor模式）这些，他们都是跨平台的，而且他们自动选择最优的I/O复用机制，用户只需调用接口即可。说到这里又得说说2个设计模式，Reactor and Proactor。见：Reactor模式--VS--Proactor模式。Libevent是Reactor模型，ACE提供Proactor模型。实际都是对各种I/O复用机制的封装。

Java nio包是什么I/O机制？

现在可以确定，目前的java本质是select()模型，可以检查/jre/bin/nio.dll得知。至于java服务器为什么效率还不错。。我也不得而知，可能是设计得比较好吧。。-_-。

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总结一些重点：

只有IOCP是asynchronous I/O，其他机制或多或少都会有一点阻塞。

select低效是因为每次它都需要轮询。但低效也是相对的，视情况而定，也可通过良好的设计改善

epoll, kqueue、select是Reacor模式，IOCP是Proactor模式。

java nio包是select模型。。

（二）epoll 与select的区别

1. 使用多进程或者多线程，但是这种方法会造成程序的复杂，而且对与进程与线程的创建维护也需要很多的开销。（Apache服务器是用的子进程的方式，优点可以隔离用户） （同步阻塞IO）

2.一种较好的方式为I/O多路转接（I/O multiplexing）（貌似也翻译多路复用），先构造一张有关描述符的列表（epoll中为队列），然后调用一个函数，直到这些描述符中的一个准备好时才返回，返回时告诉进程哪些I/O就绪。select和epoll这两个机制都是多路I/O机制的解决方案，select为POSIX标准中的，而epoll为Linux所特有的。

区别（epoll相对select优点）主要有三：

1.select的句柄数目受限，在linux/posix_types.h头文件有这样的声明：#define __FD_SETSIZE 1024 表示select最多同时监听1024个fd。而epoll没有，它的限制是最大的打开文件句柄数目。

2.epoll的最大好处是不会随着FD的数目增长而降低效率，在selec中采用轮询处理，其中的数据结构类似一个数组的数据结构，而epoll是维护一个队列，直接看队列是不是空就可以了。epoll只会对"活跃"的socket进行操作---这是因为在内核实现中epoll是根据每个fd上面的callback函数实现的。那么，只有"活跃"的socket才会主动的去调用 callback函数（把这个句柄加入队列），其他idle状态句柄则不会，在这点上，epoll实现了一个"伪"AIO。但是如果绝大部分的I/O都是“活跃的”，每个I/O端口使用率很高的话，epoll效率不一定比select高（可能是要维护队列复杂）。

3.使用mmap加速内核与用户空间的消息传递。无论是select,poll还是epoll都需要内核把FD消息通知给用户空间，如何避免不必要的内存拷贝就很重要，在这点上，epoll是通过内核于用户空间mmap同一块内存实现的。

关于epoll工作模式ET，LT

epoll有两种工作方式

ET：Edge Triggered，边缘触发。仅当状态发生变化时才会通知，epoll_wait返回。换句话，就是对于一个事件，只通知一次。且只支持非阻塞的socket。

LT：Level Triggered，电平触发（默认工作方式）。类似select/poll,只要还有没有处理的事件就会一直通知，以LT方式调用epoll接口的时候，它就相当于一个速度比较快的poll.支持阻塞和不阻塞的socket。

三 Linux并发网络编程模型

1 Apache 模型，简称 PPC （ Process Per Connection ，）:为每个连接分配一个进程。主机分配给每个连接的时间和空间上代价较大，并且随着连接的增多，大量进程间切换开销也增长了。很难应对大量的客户并发连接。

2 TPC 模型（ Thread Per Connection ）：每个连接一个线程。和PCC类似。

3 select 模型：I/O多路复用技术。

.1 每个连接对应一个描述。select模型受限于 FD_SETSIZE即进程最大打开的描述符数linux2.6.35为1024,实际上linux每个进程所能打开描数字的个数仅受限于内存大小，然而在设计select的系统调用时，却是参考FD_SETSIZE的值。可通过重新编译内核更改此值，但不能根治此问题，对于百万级的用户连接请求 即便增加相应 进程数， 仍显得杯水车薪呀。

.2select每次都会扫描一个文件描述符的集合，这个集合的大小是作为select第一个参数传入的值。但是每个进程所能打开文件描述符若是增加了 ，扫描的效率也将减小。

.3内核到用户空间，采用内存复制传递文件描述上发生的信息。

4 poll 模型：I/O多路复用技术。poll模型将不会受限于FD_SETSIZE，因为内核所扫描的文件 描述符集合的大小是由用户指定的，即poll的第二个参数。但仍有扫描效率和内存拷贝问题。

5 pselect模型：I/O多路复用技术。同select。

6 epoll模型：

.1)无文件描述字大小限制仅与内存大小相关

.2)epoll返回时已经明确的知道哪个socket fd发生了什么事件，不用像select那样再一个个比对。

.3)内核到用户空间采用共享内存方式，传递消息。

四 ：FAQ

1、单个epoll并不能解决所有问题，特别是你的每个操作都比较费时的时候，因为epoll是串行处理的。 所以你有还是必要建立线程池来发挥更大的效能。

2、如果fd被注册到两个epoll中时，如果有时间发生则两个epoll都会触发事件。

3、如果注册到epoll中的fd被关闭，则其会自动被清除出epoll监听列表。

4、如果多个事件同时触发epoll，则多个事件会被联合在一起返回。

5、epoll_wait会一直监听epollhup事件发生，所以其不需要添加到events中。

6、为了避免大数据量io时，et模式下只处理一个fd,其他fd被饿死的情况发生。linux建议可以在fd联系到的结构中增加ready位，然后epoll_wait触发事件之后仅将其置位为ready模式，然后在下边轮询ready fd列表。

java输入输出程序代码

概述

java程序输入需要用到Scanner工具类，输出则使用println

解析

1、输入：

从键盘输入需要用到java的Scanner这个util包下的工具类

Scanner中输入是需要对输入的字符进行分类，int类型为nextint()方法，double类型为nextDouble()方法，字符串类型为next()方法。

#code：

#out:

2、输出：

java常用的输出为println

#code:

#out:

除了println()方法之外，java还有print()和printf()两种输出方法，

print、println、printf的区别：

print--是函数，可以返回一个值，只能有一个参数。

println 将它的参数显示在命令窗口，并在结尾加上换行符，将输出光标定位在下一行的开始。

printf--函数，把文字格式化以后输出，直接调用系统调用进行IO的，他是非缓冲的。

拓展内容

java 输入输出流(I/O)

Java中I/O操作主要是指使用Java进行输入，输出操作. Java所有的I/O机制都是基于数据流进行输入输出，这些数据流表示了字符或者字节数据的流动序列。Java的I/O流提供了读写数据的标准方法。任何Java中表示数据源的对象都会提供以数据流的方式读写它的数据的方法。

Java.io是大多数面向数据流的输入/输出类的主要软件包。此外，Java也对块传输提供支持，在核心库 java.nio中采用的便是块IO。

流IO的好处是简单易用，缺点是效率较低。块IO效率很高，但编程比较复杂。

Java IO模型  :

Java的IO模型设计非常优秀，它使用Decorator模式，按功能划分Stream，您可以动态装配这些Stream，以便获得您需要的功能。例如，您需要一个具有缓冲的文件输入流，则应当组合使用FileInputStream和BufferedInputStream。

输入流（Input  Stream）：

程序从输入流读取数据源。数据源包括外界(键盘、文件、网络…)，即是将数据源读入到程序的通信通道。

输出流（output Stream）：

程序向输出流写入数据。将程序中的数据输出到外界（显示器、打印机、文件、网络…）的通信通道。

Linux的五种IO模型

在linux中，对于一次读取IO请求（不仅仅是磁盘，还有网络）的操作，数据并不会直接拷贝到用户程序的用户空间缓冲区。它首先会被拷贝到操作系统的内核空间，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到用户空间的缓冲区。

大概是这个样子。

从图中可以看见，这是分四步进行的，而这四步里面有些细节，就有了这5种IO模型

前四种为同步IO，后一种为异步IO，什么是同步异步可以看看我之前写的 同步与异步，阻塞与非阻塞 。

应用进程发起系统调用后就阻塞了，直到内核buffer拷贝到用户buffer，发出成功提示后才继续执行。

适用场景：并发量小的要及时响应的网络应用开发，JavaBIO。

优点：易于开发，不消耗CPU资源（线程阻塞），及时响应。

缺点：不适用与并发量大的网络应用开发，一个请求一个线程，系统开销大。

应用进程发起系统调用，内核立马返回一个自己当前的缓冲区的状态（错误或者说成功），假如

为错误则隔段时间再系统调用（轮询），直到返回成功为止。另外再说一点，有人说轮询之间可以设置一个时间，例如每几秒执行一次，然后在这段期间程序可以干自己的事情。（这个我不清楚是不是，虽然理论上可以实现，但是我觉得第一种与第二种的区别应该强调的是是否放弃CPU，第二种有点CAS+轮询这种轻量级锁的感觉，第一种就是那种重量级锁的感觉）。

适用场景：并发量小且不用技术响应的网络应用开发

优点：易于开发，可以在轮询的间断期间继续执行程序。

缺点：不适用与并发量大的网络应用开发，一个请求一个线程，系统开销大。消耗CPU资源（轮询），不及时响应。

将多个IO注册到一个复用器上（select，poll，epoll），然后一个进程监视所有注册进来的IO。

进程阻塞在select上，而不是真正阻塞在IO系统调用上。当其中任意一个注册的IO的内核缓冲区有了数据，select就会返回（告诉程序内核态缓存有数据了），然后用户进程再发起调用，数据就从内核态buffer转到用态buffer（这段期间也是要阻塞的）。

适用场景：并发量大且对响应要求较为高的网络应用开发，JavaNIO

优点：将阻塞从多个进程转移到了一个select调用身上，假如并发量大的话select调用是不易被阻塞的，或者说阻塞时间短的。

缺点：不易开发，实现难度大，当并发量小的时候还不如同步阻塞模型。

应用程序向内核注册一个信号处理程序，然后立即返回，当数据准备好了以后（数据到了内核buffer），内核个应用进程一个信号，然后应用进程通过信号处理程序发起系统调用，然后阻塞直达数据从内核buffer复制到用户buffer。

优点：将阻塞从多个进程转移到了一个select调用身上，假如并发量大的话select调用是不易被阻塞的，或者说阻塞时间短的。

缺点：不易开发，实现难度大。

以上四个IO模型都可以看出来，到最后用户进程都要在数据从内核buffer复制到用户buffer时阻塞，直到内核告诉进程准备成功。这就是同步进程，就是发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回或继续执行后续操作。

就是发出一个功能调用时，在没有得到结果之前，该调用就不返回或继续执行后续操作

这个就是直到数据copy完成到用户buffer才通知。

应用场景：Java AIO，适合高性能高并发应用。

优点：不阻塞，减少了线程切换，

缺点：难以实现，要操作系统支持。

服务器常见I/O模型

1.同步阻塞IO（Blocking IO）

首先，解释一下这里的阻塞与非阻塞：阻塞IO，指的是需要内核IO操作彻底完成后，才返回到用户空间执行用户的操作。阻塞指的是用户空间程序的执行状态。传统的IO模型都是同步阻塞IO。在Java中，默认创建的socket都是阻塞的。其次，解释一下同步与异步：同步IO，是一种用户空间与内核空间的IO发起方式。同步IO是指用户空间的线程是主动发起IO请求的一方，内核空间是被动接受方。异步IO则反过来，是指系统内核是主动发起IO请求的一方，用户空间的线程是被动接受方.

 example:

   在Java应用程序进程中，默认情况下，所有的socket连接的IO操作都是同步阻塞IO（Blocking IO）。在阻塞式IO模型中Java应用程序从IO系统调用开始，直到系统调用返回，在这段时间内，Java进程是阻塞的。返回成功后，应用进程开始处理用户空间的缓存区数据。同步阻塞IO的具体流程，如图2-2所示。

举个例子，在Java中发起一个socket的read读操作的系统调用，

流程大致如下：

（1）从Java启动IO读的read系统调用开始，

用户线程就进入阻塞状态。

（2）当系统内核收到read系统调用，就开始准备数据。一开始，数据可能还没有到达内核缓冲区（例如，还没有收到一个完整的socket数据包），这个时候内核就要等待。

（3）内核一直等到完整的数据到达，就会将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区（用户空间的内存），然后内核返回结果（例如返回复制到用户缓冲区中的字节数）。

（4）直到内核返回后，用户线程才会解除阻塞的状态，重新运行起来。总之，阻塞IO的特点是：在内核进行IO执行的两个阶段，用户线程都被阻塞了。

阻塞IO的优点是：应用的程序开发非常简单；在阻塞等待数据期间，用户线程挂起。在阻塞期间，用户线程基本不会占用CPU资源。阻塞IO的缺点是：一般情况下，会为每个连接配备一个独立的线程；反过来说，就是一个线程维护一个连接的IO操作。在并发量小的情况下，这样做没有什么问题。但是，当在高并发的应用场景下，需要大量的线程来维护大量的网络连接，内存、线程切换开销会非常巨大。因此，基本上阻塞IO模型在高并发应用场景下是不可用的

2.同步非阻塞IO（Non-blocking IO）

非阻塞IO，指的是用户空间的程序不需要等待内核IO操作彻底完成，可以立即返回用户空间执行用户的操作，即处于非阻塞的状态，与此同时内核会立即返回给用户一个状态值。简单来说：阻塞是指用户空间（调用线程）一直在等待，而不能干别的事情；非阻塞是指用户空间（调用线程）拿到内核返回的状态值就返回自己的空间，IO操作可以干就干，不可以干，就去干别的事情。非阻塞IO要求socket被设置为NONBLOCK。强调一下，这里所说的NIO（同步非阻塞IO）模型，并非Java的NIO（New IO）库。

example:

socket连接默认是阻塞模式，在Linux系统下，可以通过设置将socket变成为非阻塞的模式（Non-Blocking）。使用非阻塞模式的IO读写，叫作同步非阻塞IO（None BlockingIO），简称为NIO模式。在NIO模型中，应用程序一旦开始IO系统调用，会出现以下两种情况：

（1）在内核缓冲区中没有数据的情况下，系统调用会立即返回，返回一个调用失败的信息。

（2）在内核缓冲区中有数据的情况下，是阻塞的，直到数据从内核缓冲复制到用户进程缓冲。复制完成后，系统调用返回成功，应用进程开始处理用户空间的缓存数据。

同步非阻塞IO的流程，如图2-3所示。

举个例子。发起一个非阻塞socket的read读操作的系统调用，流程如下：

（1）在内核数据没有准备好的阶段，用户线程发起IO请求时，立即返回。所以，为了读取到最终的数据，用户线程需要不断地发起IO系统调用。

（2）内核数据到达后，用户线程发起系统调用，用户线程阻塞。内核开始复制数据，它会将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区（用户空间的内存），然后内核返回结果（例如返回复制到的用户缓冲区的字节数）。

（3）用户线程读到数据后，才会解除阻塞状态，重新运行起来。也就是说，用户进程需要经过多次的尝试，才能保证最终真正读到数据，而后继续执行。同步非阻塞IO的特点：应用程序的线程需要不断地进行IO系统调用，轮询数据是否已经准备好，如果没有准备好，就继续轮询，直到完成IO系统调用为止。同步非阻塞IO的优点：每次发起的IO系统调用，在内核等待数据过程中可以立即返回。用户线程不会阻塞，实时性较好。同步非阻塞IO的缺点：不断地轮询内核，这将占用大量的CPU时间，效率低下。总体来说，在高并发应用场景下，同步非阻塞IO也是不可用的。一般Web服务器不使用这种IO模型。这种IO模型一般很少直接使用，而是在其他IO模型中使用非阻塞IO这一特性。在Java的实际开发中，也不会涉及这种IO模型。这里说明一下，同步非阻塞IO，可以简称为NIO，但是，它不是Java中的NIO，虽然它们的英文缩写一样，希望大家不要混淆。Java的NIO（NewIO），对应的不是四种基础IO模型中的NIO（NoneBlockingIO）模型，而是另外的一种模型，叫作IO多路复用模型（IOMultiplexing）。

3.IO多路复用（IO Multiplexing）

即经典的Reactor反应器设计模式，有时也称为异步阻塞IO，Java中的Selector选择器和Linux中的epoll都是这种模型。

如何避免同步非阻塞IO模型中轮询等待的问题呢？这就是IO多路复用模型。在IO多路复用模型中，引入了一种新的系统调用，查询IO的就绪状态。在Linux系统中，对应的系统调用为select/epoll系统调用。通过该系统调用，一个进程可以监视多个文件描述符，一旦某个描述符就绪（一般是内核缓冲区可读/可写），内核能够将就绪的状态返回给应用程序。随后，应用程序根据就绪的状态，进行相应的IO系统调用。目前支持IO多路复用的系统调用，有select、epoll等等。select系统调用，几乎在所有的操作系统上都有支持，具有良好的跨平台特性。epoll是在Linux2.6内核中提出的，是select系统调用的Linux增强版本。在IO多路复用模型中通过select/epoll系统调用，单个应用程序的线程，可以不断地轮询成百上千的socket连接，当某个或者某些socket网络连接有IO就绪的状态，就返回对应的可以执行的读写操作。举个例子来说明IO多路复用模型的流程。发起一个多路复用IO的read读操作的系统调用，流程如下：

（1）选择器注册。在这种模式中，首先，将需要read操作的目标socket网络连接，提前注册到select/epoll选择器中，Java中对应的选择器类是Selector类。然后，才可以开启整个IO多路复用模型的轮询流程。

（2）就绪状态的轮询。通过选择器的查询方法，查询注册过的所有socket连接的就绪状态。通过查询的系统调用，内核会返回一个就绪的socket列表。当任何一个注册过的socket中的数据准备好了，内核缓冲区有数据（就绪）了，内核就将该socket加入到就绪的列表中。当用户进程调用了select查询方法，那么整个线程会被阻塞掉。

（3）用户线程获得了就绪状态的列表后，根据其中的socket连接，发起read系统调用，用户线程阻塞。内核开始复制数据，将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区。

（4）复制完成后，内核返回结果，用户线程才会解除阻塞的状态，用户线程读取到了数据，继续执行。

IO多路复用模型的特点：IO多路复用模型的IO涉及两种系统调用（SystemCall），另一种是select/epoll（就绪查询），一种是IO操作。IO多路复用模型建立在操作系统的基础设施之上，即操作系统的内核必须能够提供多路分离的系统调用select/epoll。和NIO模型相似，多路复用IO也需要轮询。负责select/epoll状态查询调用的线程，需要不断地进行select/epoll轮询，查找出达到IO操作就绪的socket连接。IO多路复用模型与同步非阻塞IO模型是有密切关系的。对于注册在选择器上的每一个可以查询的socket连接，一般都设置成为同步非阻塞模型。仅是这一点，对于用户程序而言是无感知的。IO多路复用模型的优点：与一个线程维护一个连接的阻塞IO模式相比，使用select/epoll的最大优势在于，一个选择器查询线程可以同时处理成千上万个连接（Connection）。系统不必创建大量的线程，也不必维护这些线程，从而大大减小了系统的开销。Java语言的NIO（NewIO）技术，使用的就是IO多路复用模型。在Linux系统上，使用的是epoll系统调用。IO多路复用模型的缺点：本质上，select/epoll系统调用是阻塞式的，属于同步IO。都需要在读写事件就绪后，由系统调用本身负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的。如何彻底地解除线程的阻塞，就必须使用异步IO模型。

4.异步IO（Asynchronous IO）

异步IO，指的是用户空间与内核空间的调用方式反过来。用户空间的线程变成被动接受者，而内核空间成了主动调用者。这有点类似于Java中比较典型的回调模式，用户空间的线程向内核空间注册了各种IO事件的回调函数，由内核去主动调用.

异步IO模型（AsynchronousIO，简称为AIO）。AIO的基本流程是：用户线程通过系统调用，向内核注册某个IO操作。内核在整个IO操作（包括数据准备、数据复制）完成后，通知用户程序，用户执行后续的业务操作。在异步IO模型中，在整个内核的数据处理过程中，包括内核将数据从网络物理设备（网卡）读取到内核缓冲区、将内核缓冲区的数据复制到用户缓冲区，用户程序都不需要阻塞.

举个例子。发起一个异步IO的read读操作的系统调用，流程如下：

（1）当用户线程发起了read系统调用，立刻就可以开始去做其他的事，用户线程不阻塞。

（2）内核就开始了IO的第一个阶段：准备数据。等到数据准备好了，内核就会将数据从内核缓冲区复制到用户缓冲区（用户空间的内存）。

（3）内核会给用户线程发送一个信号（Signal），或者回调用户线程注册的回调接口，告诉用户线程read操作完成了。

（4）用户线程读取用户缓冲区的数据，完成后续的业务操作。异步IO模型的特点：在内核等待数据和复制数据的两个阶段，用户线程都不是阻塞的。用户线程需要接收内核的IO操作完成的事件，或者用户线程需要注册一个IO操作完成的回调函数。正因为如此，异步IO有的时候也被称为信号驱动IO。异步IO异步模型的缺点：应用程序仅需要进行事件的注册与接收，其余的工作都留给了操作系统，也就是说，需要底层内核提供支持。理论上来说，异步IO是真正的异步输入输出，它的吞吐量高于IO多路复用模型的吞吐量。就目前而言，Windows系统下通过IOCP实现了真正的异步IO。而在Linux系统下，异步IO模型在2.6版本才引入，目前并不完善，其底层实现仍使用epoll，与IO多路复用相同，因此在性能上没有明显的优势。大多数的高并发服务器端的程序，一般都是基于Linux系统的。因而，目前这类高并发网络应用程序的开发，大多采用IO多路复用模型。大名鼎鼎的Netty框架，使用的就是IO多路复用模型，而不是异步IO模型。

本资料收集于Netty、Redis、Zookeeper高并发实战,希望大家购买正版图书地址:

学习JAVA都要掌握哪些东西

你可以看下Java课程学习大纲，系统性的学习才有效果

一、JavaSE基础

1.1、J2SE

JAVA 开发基础知识 | Eclipse 开发环境 | J2SE 5.0 API | J2SE 8.0新特性 | 多线程技术 | Socket 网络技术

|

Regular Expression | Java反射技术 | Properties技术 | 各种实战设计模式| Java Debug技术 |

面向对象设

计原则详解 | 实例解决面向对象设计 | 面试题内部详解 | 面试答题技巧详解 | AWT/SWING技术

1.2、实战数据结构

数据结构实战训练 | 数组、链表等常用数据结构实战

1.3、正则表达式

正则表达式基本语法。预搜索、断言、分组。 JAVA操作正则表达式Matcher/Pattern

1.4、反射机制

JAVA的动态性、Reflection技术、JVM类加载器、Class对象、Method等。

1.5、CHAT项目

Chat项目通过完成一个模拟的在线聊天系统，主要锻炼大家对于TCP/IP、Socket编程、C/S模式的编程、线程的运用等方面的能力。

1.6、坦克大战单机版/图片版/网络版

这三个项目通过大家喜闻乐见的小游戏的形式来锻炼大家对于JavaSE综合运用的能力，并且能够初步运用面向对象的编程理念，锻炼初步的设计能力，并基本掌握多线程的编程。

二、Java Web开发

2.1、数据库技术

Oracle 基础管理;SQL 语言PL/SQL

语言;触发器、存储过程;MySQL,SQLServer简介;业界常见问题设计;数据库表的设计范式;数据备份与移植;多表连接难题详解;嵌入式数据库应用;

2.2、JDBC技术

JDBC基础; 连接池技术;使用设计模式开发连接池;详细扩展与测试池效率;

2.3、HTML4 CSS JavaScript

HTML 语言;CSS 语言; JavaScript 语言;JS常用模版;后台管理模版; DOM; JS操作CSS; JS操作DOM;

ECMAScript; JS操作DIV;protoype;js基于对象编程; ;Firefox和firebug调试技术;

2.4、Bootstrap

前端css框架，让我们的学生不会美工也能做出漂亮的页面;

2.5、Jquery

Jquery基本技术;Jquery使用插件;

2.6、Http协议深入

使用HttpWatcher深入理解协议内部机制;

2.7、JSTL标签库

JSTL核心标签库，JSTL函数标签库、JSTL格式化标签库，JSTL之XML解析标签库、自定义标签技术;

2.8、JSP Servlet

Servlet 技术;JSP 技术; JSTL Tag Library 技术; FilterListener技术; 报表系统;

FileUploading; Tomcat 服务器技术;servlet 过滤器和AOP编程;servlet监听器;

2.9、SCM技术

CVS初步;SVN简介;

2.10、Java Web实战演练

综合运用所学知识; HTML + CSS + JS; JSP + Servlet + JavaBean; FileUploading; 分页技术;

数据校验; MVC初步; Filter; Listener;

2.11、XML 技术

XML + XSL + DTD/Schema;XML数据解析; XML应用详解;XQUERY技术;CAST技术(XML数据和对象互转);

2.12、AJAX技术

AJAX技术基础; AJAX技术框架; AJAX技术调试技巧;

2.13、项目实战

《基于servlet/JSP技术的电子商务网站》、《基于AJax和Jquery的BBS论坛系统》、《基于Apache Commons

FileUpload的网络硬盘系统》

三、主流框架技术及项目实战

3.1、流行Web 框架简介

Struts2/spring4.x/hibernate4.x/spring mvc / WebWork /mybatis等简介

3.2、MVC 模式

Model View Controller 模式深入

3.3、SpringMVC

springmvc概述; springmvc的开发流程;springmvc基本配置; springmvc的注解开发; 常用注解;

service,control,reposity,reques+mapping,responseboby等

3.4、Struts2.x

Struts2的基本开发流程;action类的三种实现方法; XML配置的几种方法; Struts2国际化支持; Struts2异常处理;

Struts2的验证框架; Struts2的多模块配置;拦截器;

3.5、Hibernate4.x

Hibernate基本开发流程; ORM简介; 模拟SQL语句的自动生成; hibernate的检索; 性能优化 一级缓存 二级缓存 查询缓存 事务与并发

悲观锁、乐观锁

3.6、Spring4.x

简单工厂模式 ;抽象工厂; 工厂方法模式; Spring3简介; Spring的基本开发流程; IOC、DI; Bean的配置;

SSH框架的整合;Spring的注解开发; Spring AOP开发 代理模式 静态代理、动态代理、CGLIB;

3.7、Mybatis

Mybatis简介; Mybatis的开发流程; 配置文件 ;映射文件; 面向接口的Mybatis开发;

3.8、手工编写实战开发 struts2.x框架

亲自动手开发struts2.x框架，融入设计模式，让大家的对struts的核心机制烂熟于胸!

3.9、手工编写实战开发 Hibernate4.x框架

芯学苑名师亲自带领你开发hibernate框架，让你真正将ORM框架理解透彻!

3.10、手工编写实战开发mybatis框架

完成另一个ORM框架mybatis的开发工作!

3.11、手工编写实战开发 Spring 4.x框架

Spring是最著名的框架之一!也是业界应用范围非常广泛的框架!是否对其核心机制有透彻了解，往往是高薪的关键!因此，芯学苑名师带领你完成spring框架核心机制的开发。当别人还在探讨如何使用spring时，你已经更上层楼!

3.12、项目实战

《基于struts2+spring+mybatis的电子政务系统》、《基于spring MVC+hibernate的在线考试系统》

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The End

发布于：2022-11-23，除非注明，否则均为首码项目网原创文章，转载请注明出处。

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