Java BIO NIO AIO(转)

一个IO操作其实分成了两个步骤：发起IO请求和实际的IO操作。同步IO和异步IO的区别就在于第二个步骤是否阻塞，如果实际的IO读写阻塞请求进程，那么就是同步IO。阻塞IO和非阻塞IO的区别在于第一步，发起IO请求是否会被阻塞，如果阻塞直到完成那么就是传统的阻塞IO，如果不阻塞，那么就是非阻塞IO。同步和异步是针对应用程序和内核的交互而言的，同步指的是用户进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否就绪，而异步是指用户进程触发IO操作以后便开始做自己的事情，而当IO操作已经完成的时候会得到IO完成的通知。而阻塞和非阻塞是针对于进程在访问数据的时候，根据IO操作的就绪状态来采取的不同方式，说白了是一种读取或者写入操作函数的实现方式，阻塞方式下读取或者写入函数将一直等待，而非阻塞方式下，读取或者写入函数会立即返回一个状态值。所以,IO操作可以分为3类：同步阻塞（即早期的IO操作）、同步非阻塞（NIO）、异步（AIO）。同步阻塞：在此种方式下，用户进程在发起一个IO操作以后，必须等待IO操作的完成，只有当真正完成了IO操作以后，用户进程才能运行。JAVA传统的IO模型属于此种方式。同步非阻塞：在此种方式下，用户进程发起一个IO操作以后边可返回做其它事情，但是用户进程需要时不时的询问IO操作是否就绪，这就要求用户进程不停的去询问，从而引入不必要的CPU资源浪费。其中目前JAVA的NIO就属于同步非阻塞IO。异步：此种方式下是指应用发起一个IO操作以后，不等待内核IO操作的完成，等内核完成IO操作以后会通知应用程序。同步： '你'亲自办这件事异步： 交代要做的事情，然后忙其他的事情；'别人'(内核)会充当你的跑腿，在条件就绪后将这事办成，然后通知你(callback)；阻塞： 如果条件未就绪，'你'必须死等它就绪;进程睡眠非阻塞：如果条件未就绪，'你'可以转身作别的事情;进程可以作任何想做的事情，不过通常是低效的轮询。以这种理解方式，阻塞/非阻塞只对同步操作有意义；异步I/O总是意味着进程不会因为I/O陷入睡眠。将" select"归类为异步+blocking不妥，select实际上完成的只是read/write的第一部分：等待条件就绪；唯一的改进是可以等待多个条件。"select + read/write"的调用形式容易产生"系统通知我条件就绪"的假象，可实际上你不过是在条件就绪的时候醒来，然后仍然亲自动手完成了数据复制的操作。依然使用银行的隐喻：柜台R：只能取款柜台W：只能存款read: 亲自在柜台R排队(进程睡眠) + 取款write: 亲自在柜台W排队(进程睡眠) + 存款select + read/write : 亲自同时在R、W两个柜台排队(进程睡眠) + (存款|取款|存款+取款)AIO : 告诉心腹小弟要取款若干，然后忙别的事情；小弟取款完毕将其如数奉上。UNP一书中6.2节对I/O模型的分类我觉得很合理：1).read/write、read + NON_BLOCK、select、signal driven I/O 都属于同步I/O; 它们的共同特点是：将数据从内核空间复制到到用户空间的这个操作，是由用户空间的代码显式发起的。2).只有AIO 属于 异步I/O；内核不露声色的将数据从内核空间复制到用户空间，然后通知进程。Channel 通道Buffer 缓冲区Selector 选择器其中Channel对应以前的流，Buffer不是什么新东西，Selector是因为nio可以使用异步的非堵塞模式才加入的东西。以前的流总是堵塞的，一个线程只要对它进行操作，其它操作就会被堵塞，也就相当于水管没有阀门，你伸手接水的时候，不管水到了没有，你就都只能耗在接水（流）上。nio的Channel的加入，相当于增加了水龙头（有阀门），虽然一个时刻也只能接一个水管的水，但依赖轮换策略，在水量不大的时候，各个水管里流出来的水，都可以得到妥善接纳，这个关键之处就是增加了一个接水工，也就是Selector，他负责协调，也就是看哪根水管有水了的话，在当前水管的水接到一定程度的时候，就切换一下：临时关上当前水龙头，试着打开另一个水龙头（看看有没有水）。当其他人需要用水的时候，不是直接去接水，而是事前提了一个水桶给接水工，这个水桶就是Buffer。也就是，其他人虽然也可能要等，但不会在现场等，而是回家等，可以做其它事去，水接满了，接水工会通知他们。这其实也是非常接近当前社会分工细化的现实，也是统分利用现有资源达到并发效果的一种很经济的手段，而不是动不动就来个并行处理，虽然那样是最简单的，但也是最浪费资源的方式。