提到 IO,就要说 IO 模型,否则就像学 Java,不讲面向对象一样,是很难全面的理解它的精髓的。
应用程序向操作系统发出IO请求:应用程序发出IO请求给操作系统内核,操作系统内核需要等待数据就绪,这里的数据可能来自别的应用程序或者网络。一般来说,一个IO分为两个阶段:
本文原题“从实践角度重新理解BIO和NIO”,原文由Object分享,为了更好的内容表现力,收录时有改动。
服务器端编程,经常需要构造高性能的网络应用,需要选用高性能的IO模型,这也是通关大公司面试必备的知识。
在服务器启动后,客户端还没有连接服务器时,服务器由于调用了accept方法,将一直阻塞,直到有客户端请求连接服务器。
tomcat 默认启动模式为bio 为block io 阻塞io 利用Java 中的 io 。每一个请求来就会创建一个新的线程去 处理请求
BIO模型在JDK 1.4之前是网络编程的标准。它的特点是每个客户端连接都会生成一个线程来处理,这种模式在客户端数量较少时工作良好,但是随着客户端数量的增加,线程数量激增,导致资源浪费和性能下降。
之前的面试有问到主线程在 ActivityThread 里初始化 Looper 后调用了 Looper.loop() 这个死循环为什么不会阻塞主线程,当时回答因为在 Looper.loop() 方法里调用了 MessageQueue.next() 方法,这个 next() 中调用了nativePollOnce() ,这个本地方法最终实现是 android_os_MessageQueue_nativePollOnce ,因为这里的 IO 机制采用 epool ,当它没有消息时会调用 wait() 函数释放 CPU 进入休眠等待,当有消息来临会通过管道写入来通知唤醒。后面百度了一下 epool 函数,然后对比其他 IO 模型做一个笔记,首先说 IO 是什么, IO 就是 InputStream 和 OutputStream 的缩写,输入和输出的意思,传统的我们通过字节流或字符流来操作流,此时是同步阻塞 IO 模型,后面更新的Java NIO 是同步非阻塞 IO 模型
在 Java 中总共有三种 IO 类型:BIO(Blocking I/O,阻塞I/O)、NIO(Non-blocking I/O,非阻塞I/O)和 AIO(Asynchronous I/O,异步I/O),它们的区别如下:
Block-IO 是一种阻塞同步的通信模式。 常说的Socket IO 一般指的是BIO。是一个比较传统的通信方式,模式简单,使用方便。但并发处理能力低,通信耗时,依赖网速。
应用场景:BIO 适合用于连接数比较小且固定的架构,这种方式对服务器资源要求比较高,但程序简单易理解。
从基础讲起,IO的原理和模型是隐藏在编程知识底下的,是开发人员必须掌握的基础原理,是基础的基础,更是通关大厂面试的必备知识。
Netty Review - NioServerSocketChannel源码分析
1.linux系统中一切皆文件当有文件 当有一个请求过来的時候就通过3次握手就会和内核创建连接关系,此时Tomcat中的启动的的端口监控就会检测到内核中的文件标识符 fd 此时由linux提供的API socket就会应用程序通过accept()去监控到对应的文件,然后启用线程read(fd)去获取socket的文件流。应用程序读根据文件标识符去读取文件流的过程也就是IO
也许你会怀疑高并发的 Redis 中间件怎么可能是单线程。很抱歉,它就是单线程,你的 怀疑暴露了你基础知识的不足。莫要瞧不起单线程,除了 Redis 之外,Node.js 也是单线 程,Nginx 也是单线程,但是它们都是服务器高性能的典范。
在阻塞模式下,相关方法(如ServerSocketChannel.accept和SocketChannel.read)会导致线程暂停。当没有连接建立或没有数据可读时,线程会处于等待状态,尽管此时线程不占用CPU资源,但线程本身处于闲置状态。
Netty是一个提供异步事件驱动的网络应用框架,用以快速开发高性能、高可靠的网络服务器和客户端程序。Netty简化了网络程序的开发,是很多框架和公司都在使用的技术。更是面试的加分项。Netty并非横空出世,它是在BIO,NIO,AIO演变中的产物,是一种NIO框架。而BIO,NIO,AIO更是笔试中要考,面试中要问的技术。也是一个很好的加分项,加分就是加工资,你还在等什么?本章带你细细品味三者的不同! 流程图:
网络应用需要处理的无非就是两大类问题,网络I/O,数据计算。相对于后者,网络I/O的延迟,给应用带来的性能瓶颈大于后者。
我们常见的IO模型有:阻塞 IO 模型、非阻塞 IO 模型、多路复用 IO 模型、 信号驱动 IO 模型、异步 IO 模型;下面我们就简单介绍一下以上IO模型。
啥是内核态呢,内核态就是 linux 内核,用户态则是用户进程中的某个线程,即 io 操作其实就是内核态和用户态的切换。
在先前的文章《Unix之IO模型》已经讲述到5种IO模型以及对应的同步异步和阻塞非阻塞相关核心概念,接下来看下Java的IO模型在服务端的网络编程中是如何演进,注意这里用启动Java程序表示一个JVM进程,而JVM进程中以多线程方式进行协作,这里讲述以线程为主展开.
NIO是一种同步非阻塞的I/O模型,在Java 1.4 中引入了 NIO 框架,对应 java.nio 包,提供了 Channel , Selector,Buffer等抽象。
在Java中实现TCP粘包和拆包的处理涉及到网络编程中的数据传输和解析问题。TCP粘包和拆包是由于TCP协议的特性,在传输过程中可能会导致多个数据包粘合在一起(粘包),或者一个数据包被拆分成多个部分(拆包)。下面我将介绍一些处理TCP粘包和拆包的常见方法。
这段时间也一直在学习Netty相关知识,因为涉及知识点比较多,也走了不少弯路。目前网上关于Netty学习资料玲琅满目,不知如何下手,其实大家都是一样的,学习方法和技巧都是总结出来的,我们在没有找到很好的方法之前不如按部就班先从基础开始,一般从总分总的渐进方式,既观森林,又见草木。
IO模型指的是在网络数据传输过程中,使用什么通道去发送和接收数据,我们常见的有BIO、NIO、AIO(NIO2.0),我接下来会对这些进行详细的介绍
最传统的一种IO模式,即在读写的过程中发生阻塞,当用户发起IO请求后,内核会去查看数据是否就绪,如果没有就绪会等待线程就绪,而用户的请求线程就会进入阻塞状态,用户线程交出cpu控制权,当数据准备就绪,内核将会数据拷贝到用户线程,用户线程才会接触block状态。典型的IO模式例子就是data:socket.read()。
我们经常使用的就是BIO,在我们学习编程基础javaSE的时候,大家应该都会学过socket通信,这里面使用的就是同步阻塞。我们先看下BIO的模型:
架构师是一个很神圣的职业,充满玄学之道,并不是每一个人都能够成为架构师,架构师需要具备很强的技术思维和业务思维以及产品思维,当然也很考验计算机功底,操作系统也是计算机功底的一部分。
很多的小伙伴,被java IO 模型,搞得有点儿晕,一会儿是4种模型,一会儿又变成了5种模型。
为了更好的演示BIO与NIO之间的区别,我们先用一个服务器示例来了解一个BIO实现网络通行的过程。
采用 BIO 通信模型的服务器,通常由一个独立的 Acceptor 线程负责监听客户端的连接,它接收到客户端连接请求之后为每个客户端创建一个新的线程进行处理,处理完成后,通过输出流返回应答给客户端,线程销毁。
消息驱动和事件驱动很类似,都是先有一个事件,然后产生一个相应的消息,再把消息放入消息队列,由需要的项目获取。他们的区别是消息是谁产生的
简介 NIO是一种同步非阻塞的I/O模型,在Java 1.4 中引入了 NIO 框架,对应 java.nio 包,提供了 Channel , Selector,Buffer等抽象。
当用户线程调用了 read 系统调用,内核(kernel)就开始了 IO 的第一个阶段:准备数据。很多时候,数据在一开始还没有到达(比如,还没有收到一个完整的Socket数据包),这个时候 kernel 就要等待足够的数据到来。
这篇文章读不懂的没关系,可以先收藏一下。笔者准备介绍完epoll和NIO等知识点,然后写一篇Java网络IO模型的介绍,这样可以使Java网络IO的知识体系更加地完整和严谨。初学者也可以等看完IO模型介绍的博客之后,再回头看这些博客,会更加有收获。
IO模型是编程语言和软件开发中重要的知识。本篇从IO模型这个切入点横向梳理了从操作系统到应用层IO模型相关知识。考虑到技术本身具有横向迁移的特点,也可以帮助大家在宏观与微观,具体与细节,底层与应用多角度串联技术,本篇是第一篇从IO模型说起。
Java给多线程编程提供了内置的支持。,一条线程指的是进程中一个单一顺序的控制流,一个进程中可以并发多个线程,每条线程并行执行不同的任务,能满足程序员编写高效率的程序来达到充分利用 CPU 的目的,实现多线程的方法有四种,继承Thread类,实现Runable接口,Callable接口,或者从线程池中获取。
在服务器和客户端通信的过程中,服务器线程会一直等待请求结果返回,无法处理其他请求。
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
众所周知,Redis是一个高性能的数据存储框架,在高并发的系统设计中,Redis也是一个比较关键的组件,是我们提升系统性能的一大利器。深入去理解Redis高性能的原理显得越发重要,当然Redis的高性能设计是一个系统性的工程,涉及到很多内容,本文重点关注Redis的IO模型,以及基于IO模型的线程模型。
在高性能的I/O设计中,有两个比较著名的模式Reactor和Proactor模式,其中Reactor模式用于同步I/O,而Proactor运用于异步I/O操作。
基于客户端套接口的“服务器推”技术 Flash XMLSocket 如果 Web 应用的用户接受应用只有在安装了 Flash 播放器才能正常运行, 那么使用 Flash 的 XMLSocket 也是一个可行的方案。 这种方案实现的基础是: Flash 提供了 XMLSocket 类。 JavaScript 和 Flash 的紧密结合:在 JavaScript 可以直接调用 Flash 程序提供的接口。 具体实现方法:在 HTML 页面中内嵌入一个使用了 XMLSocket 类的 Flash 程序。Java
按照傅哥的例子写了两个IO的操作 AIO 和 BIO , 之前自己用 NIO 写过一个 reactor 主从多线程的模式. 所以没有继续去写 NIO 的代码
Netty作为高性能的网络通信框架,它是IO模型演变过程中的产物。Netty以Java NIO为基础,是一种基于异步事件驱动的网络通信应用框架,Netty用以快速开发高性能、高可靠的网络服务器和客户端程序,很多开源框架都选择Netty作为其网络通信模块。本文主要通过分析IO模型的优化演进之路,比较不同IO模型的异同,让大家对于Java IO模型有着更加深刻的理解,我想这也是Netty如何实现高性能网络通信理解的重要基础。话不多说,我们赶紧发车了。
如下图,应用程序发出一个 read 调用,内核空间需要经历准备数据的几个阶段,准备好之后返回数据给应用程序。期间如果另一个应用程序也需要 read 调用,那么它必须等待;这就是阻塞。
很多应用譬如监控、即时通信、即时报价系统都需要将后台发生的变化实时传送到客户端而无须客户端不停地刷新、发送请求。本文首先介绍、比较了常用的 “服务器推”方案,着重介绍了 Comet - 使用 HTTP 长连接、无须浏览器安装插件的两种“服务器推”方案:基于 AJAX 的长轮询方式;基于 iframe 及 htmlfile 的流方式。最后分析了开发 Comet 应用需要注意的一些问题,以及如何借助开源的 Comet 框架-pushlet 构建自己的“服务器推”应用。
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)。
要理解 CompletableFuture,首先要弄懂什么是 Future。因为后者是前者的扩展。本文并不打算详细的介绍 Future,毕竟不是本文的重点。
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