Netty网络编程之IO模型

网络编程之IO:说到IO不得不会想到NIO和BIO，说到这两个概念我们不得不看一下两个:

stream和channel

stream就是咱们以前接触的文件输入输出流，Socket输入输出流

通过前几期的文章大家对channel也已经有所了解了。简单总结一下两者的区别:

• stream不会自动缓冲数据，channel会利用系统提供的发送缓冲区，接受缓冲区(更为底层)
• stream仅支持阻塞API，channel同时支持阻塞、非阻塞API,并且 网络channel可以配合selector实现多路复用
• 两者均为全双工，即读写可以同时进行

⚠️注意:

这里有一个误解，stream是单向的，channel是双向的。所以stream的读写可能会相互影响，这是不对的。 在网络编程里无论是stream还是channel都是全双工的。

接下来给大家出一个问题，相信大家有的指定遇到过。请问 同步阻塞、同步非阻塞、同步多路复用、异步阻塞(没有这种情况)、异步非阻塞这几个概念都是什么？相信大家一看到这几个词，不由得头一大，脑袋一懵，这是什么鬼。首先想要了解这些概念性质的东西，需要从IO模型上进行出发。

IO模型

IO模型一共有5种:

1. 阻塞IO 2. 非阻塞IO 3. 多路复用 4. 信号驱动 5. 异步IO

这里参考书籍Unix网络编程 -卷1

• 同步：线程自己去获取结果（一个线程）
• 异步：线程自己不去获取结果，而是由其它线程送结果（至少两个线程）

讲解概念之前先给大家看一张图

该图主要包含两个部分

• 1.用户程度空间(相当于Java代码) 2. Linux内核空间
• 该图主要说的就是读取数据 本身Java代码是没有网络读取数据的功能的。它需要调用操作系统的内核空间去读取数据。也就是用户空间和系统内核空间的切换。 等待数据:等待client的数据发送过来 复制数据:将数据从网卡读取到内存中

当调用一次 channel.read 或 stream.read 后，会切换至操作系统内核态来完成真正数据读取，而读取又分为两个阶段，分别为：

• 等待数据阶段
• 复制数据阶段

1. 什么是阻塞IO(同步的)

就是用户在读取数据期间什么也做不了，这就是阻塞IO

1. 什么是非阻塞IO(同步的)

用户在读取数据的时候，如果没有数据会直接立刻返回，这个期间用户线程始终在运行并没有停止 ，这种情况我们称之为非阻塞IO;

但是当用户线程发现用数据了，它就不会立刻返回了，它需要完成第二阶段复制数据的操作, 其实在复制数据的过程中，用户线程还是阻塞的。 简单来说，就是在等待数据的过程中是非阻塞的，在复制数据的时候也是阻塞的

其实这种非阻塞IO并没有什么特别好的提升，它牵扯到了用户程序空间和Linux内核空间的多次切换。切换的太频繁反而会影响系统的性能。

1. 多路复用 (本质上也是同步的)

这个情况和以上两种都不一样，它一上来不会去调用read方法，而是去调用select,它会阻塞住，看有没有事件，一旦有事件，内核会告诉它有事件发生了，然后用户就可以根据selectorkey去拿到channel，然后调用read，在read期间，一旦复制数据，它还是会阻塞。

• 相信大家不难发现这个多路复用也是两次阻塞，这和阻塞IO有什么区别吗？ 请大家查看这两张图:

简单来说一下就是阻塞IO在与channel2 accpet建立连接的时候，如果channel1再次发来数据，阻塞IO是无法接受channel发送的数据的，它必须要等与channel2的连接建立完成后才可以。

如图所示，多路复用最大的好处就是: select可以检测多个channel上的事件，select方法执行之后它就在等待这些事件的发生，无论什么事件都会出发select向下运行，如果channel1的read事件和channe2的accept事件同时发生，那么select等待结束返回多个事件。

总结一句话就是多路复用可以一次性的把多个channel上的事件都可以进行处理

关于网络IO模型的概念暂时就说这么多，后续持续更新