Java NIO:浅析I/O模型

  也许很多朋友在学习NIO的时候都会感觉有点吃力,对里面的很多概念都感觉不是那么明朗。在进入Java NIO编程之前,我们今天先来讨论一些比较基础的知识:I/O模型。下面本文先从同步和异步的概念 说起,然后接着阐述了阻塞和非阻塞的区别,接着介绍了阻塞IO和非阻塞IO的区别,然后介绍了同步IO和异步IO的区别,接下来介绍了5种IO模型,最后介绍了两种和高性能IO设计相关的设计模式(Reactor和Proactor)。

  以下是本文的目录大纲:

  一.什么是同步?什么是异步?

  二.什么是阻塞?什么是非阻塞?

  三.什么是阻塞IO?什么是非阻塞IO?

  四.什么是同步IO?什么是异步IO?

  五.五种IO模型

  六.两种高性能IO设计模式

  若有不正之处,请多多谅解并欢迎批评指正。

一.什么是同步?什么是异步?

  同步和异步的概念出来已经很久了,网上有关同步和异步的说法也有很多。以下是我个人的理解:

  同步就是:如果有多个任务或者事件要发生,这些任务或者事件必须逐个地进行,一个事件或者任务的执行会导致整个流程的暂时等待,这些事件没有办法并发地执行;

  异步就是:如果有多个任务或者事件发生,这些事件可以并发地执行,一个事件或者任务的执行不会导致整个流程的暂时等待。

  这就是同步和异步。举个简单的例子,假如有一个任务包括两个子任务A和B,对于同步来说,当A在执行的过程中,B只有等待,直至A执行完毕,B才能执行;而对于异步就是A和B可以并发地执行,B不必等待A执行完毕之后再执行,这样就不会由于A的执行导致整个任务的暂时等待。

  如果还不理解,可以先看下面这2段代码:

void fun1() {

       

  }

   

  void fun2() {

       

  }

   

  void function(){

      fun1();

      fun2()

      .....

      .....

  }

  这段代码就是典型的同步,在方法function中,fun1在执行的过程中会导致后续的fun2无法执行,fun2必须等待fun1执行完毕才可以执行。

  接着看下面这段代码:

void fun1() {

     

}

 

void fun2() {

     

}

 

void function(){

    new Thread(){

        public void run() {

            fun1();

        }

    }.start();

     

    new Thread(){

        public void run() {

            fun2();

        }

    }.start();

 

    .....

    .....

}

  这段代码是一种典型的异步,fun1的执行不会影响到fun2的执行,并且fun1和fun2的执行不会导致其后续的执行过程处于暂时的等待。

  事实上,同步和异步是一个非常广的概念,它们的重点在于多个任务和事件发生时,一个事件的发生或执行是否会导致整个流程的暂时等待。我觉得可以将同步和异步与Java中的synchronized关键字联系起来进行类比。当多个线程同时访问一个变量时,每个线程访问该变量就是一个事件,对于同步来说,就是这些线程必须逐个地来访问该变量,一个线程在访问该变量的过程中,其他线程必须等待;而对于异步来说,就是多个线程不必逐个地访问该变量,可以同时进行访问。

  因此,个人觉得同步和异步可以表现在很多方面,但是记住其关键在于多个任务和事件发生时,一个事件的发生或执行是否会导致整个流程的暂时等待。一般来说,可以通过多线程的方式来实现异步,但是千万记住不要将多线程和异步画上等号,异步只是宏观上的一个模式,采用多线程来实现异步只是一种手段,并且通过多进程的方式也可以实现异步。

二.什么是阻塞?什么是非阻塞?

  在前面介绍了同步和异步的区别,这一节来看一下阻塞和非阻塞的区别。

  阻塞就是:当某个事件或者任务在执行过程中,它发出一个请求操作,但是由于该请求操作需要的条件不满足,那么就会一直在那等待,直至条件满足;

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