Netty之I/O模型研究

痛定思痛。 2022-05-20 06:56 128阅读 0赞

### Netty之I/O模型研究 ###

#### 阻塞I/O模型 ####

> 我们知道Java中IO流中的模型都是阻塞型的，要想理解阻塞IO就必须清楚地理解什么是阻塞。网上关于介绍阻塞的很多，我  
> 来说一下我自己的理解。

public static void test01() {
            try {
                File file = new File("D:\\1.txt");
                InputStream in = new FileInputStream(file);
                int len;
                while ((len = in.read()) != -1) {
                    System.out.print((char)len);
                }
            } catch (FileNotFoundException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }

> 上面是一个典型的阻塞型IO例子，所谓阻塞就是当InputStream读不到数据时，会一直在read方法等待，知道读到 数据  
> 或者发生错误才会返回，否则会一直在那里等待，这也就是我们所谓的阻塞。
> 
> --------------------
> 
> Java中IO包中的流都是阻塞型的

#### 非阻塞I/O模型 ####

> 而非阻塞型IO则恰恰和阻塞IO相反，换上面的例子来说，就是当read方法读不到数据时，也不会在那里一直等待，而是直接返回一个未读取到数据的标识，  
> 此后会通过轮循的方式不断调用read方法，直到读取数据，并成功完成才会停止。
> 
> --------------------
> 
> 可以看出，非阻塞型IO,无论读取到数据不都会返回，通过返回的信息，来给应用程序  
> 反馈信息。
> 
> --------------------

![这里写图片描述][70]

#### I/O复用模型 ####

*  概念  
    Linux提供了select/poll,进程通过将一个或多个fd传递给select或poll系统调用。操作将阻塞在  
    select处，这样select选择器就可以帮我们侦测多个fd是否处理就绪状态，如果有就绪的fd,将立刻  
    回调callback函数。
 *  理解  
    
    
     *  引入了一个select选择器，来检测fd状态，实现多路复用
 *  存在的问题  
    
    
     *  select/poll的操作系统底层调用是顺序扫描fd,并且支持的fd数量有限。
 *  解决  
    
    
     *  Linux系统了提供epoll系统调用接口，这种方式使用了基于事件驱动的方式代替了  
        传统的顺序扫描，大大提高了性能。
 *  模型图  
    ![这里写图片描述][70 1]

#### 信号驱动I/O模型 ####

*  概念  
    
    
     *  前提是需要开启套接字信号驱动io功能，并通过系统调用sigaction执行一个信号处理函数，  
        （此是系统调用立即返回，进程继续工作，它是非阻塞的。）当数据准备就绪时，就为  
        该进程生成一个signo信号，通过信号回调来通知应用程序来调用recvfrom来读取数据，并通知主循环函数  
        来处理数据。
 *  理解  
    
    
     *  引入信号驱动，通过信号处理函数来检测数据是否准备就绪，当准备就绪时就会返回一signo信号。
 *  模型图  
    ![这里写图片描述][70 2]

#### 异步I/O ####

*  概念  
    
    
     *  告知内核启动某个操作，并让内核在操作完成后通知我们。（将数据从内核复制到应用程序缓存区）
 *  和信号驱动的区别  
    
    
     *  异步io的信号是告知我们何时完成了数据复制，而信号驱动则是告知我们何时可以开始复制数据。
 *  模型图  
    ![这里写图片描述][70 3]

#### Java中的IO演变 ####

*  Java NIO的核心类库的Selector选择器就是基于epoll的多路复用技术实现的。
 *  Java 1.4之前都是阻塞IO
 *  Java 1.4之后增加NIO
 *  Java 1.7完善了NIO，并且增加了AIO,支持文件异步io和网络套接字io

[70]: /images/20220520/503b0eeb130243f7b527f3ffc26893b8.png
[70 1]: /images/20220520/e4bab080768548a09a9836087c2f5e12.png
[70 2]: /images/20220520/bacb39554cf94e10ab9a775d32c754c9.png
[70 3]: /images/20220520/37340d6aa8ea4a2e9ea63b94213343d6.png