阻塞与非阻塞是描述进程在访问某个资源时,数据是否准备就绪的的一种处理方式。当数据没有准备就绪时:
老王烧开水:
1、普通水壶煮水,站在旁边,主动的看水开了没有?同步的阻塞
2、普通水壶煮水,去干点别的事,每过一段时间去看看水开了没有,水没开就走人。 同步非阻塞
3、响水壶煮水,站在旁边,不会每过一段时间主动看水开了没有。如果水开了,水壶自动通知他。 异步阻塞
4、响水壶煮水,去干点别的事,如果水开了,水壶自动通知他。异步非阻塞
传统BIO是一种同步的阻塞IO,IO在进行读写时,该线程将被阻塞,线程无法进行其它操作。
IO流在读取时,会阻塞。直到发生以下情况:1、有数据可以读取。2、数据读取完成。3、发生异常
以传统BIO模型为基础,通过线程池的方式维护所有的IO线程,实现相对高效的线程开销及管理。
NIO(JDK1.4)模型是一种同步非阻塞IO,主要有三大核心部分:Channel(通道),Buffer(缓冲区), Selector(多路复用器)。传统IO基于字节流和字符流进行操作,而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。Selector(多路复用器)用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个线程可以监听多个数据通道。
NIO和传统IO(一下简称IO)之间第一个最大的区别是,IO是面向流的,NIO是面向缓冲区的。 Java IO面向流意味着每次从流中读一个或多个字节,直至读取所有字节,它们没有被缓存在任何地方。此外,它不能前后移动流中的数据。如果需要前后移动从流中读取的数据,需要先将它缓存到一个缓冲区。NIO的缓冲导向方法略有不同。数据读取到一个它稍后处理的缓冲区,需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。但是,还需要检查是否该缓冲区中包含所有您需要处理的数据。而且,需确保当更多的数据读入缓冲区时,不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。
IO的各种流是阻塞的。这意味着,当一个线程调用read() 或 write()时,该线程被阻塞,直到有一些数据被读取,或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。 NIO的非阻塞模式,使一个线程从某通道发送请求读取数据,但是它仅能得到目前可用的数据,如果目前没有数据可用时,就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞,所以直至数据变的可以读取之前,该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道,但不需要等待它完全写入,这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作,所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道(channel)。
传统IO操作对read()或write()方法的调用,可能会因为没有数据可读/可写而阻塞,直到有数据响应。也就是说读写数据的IO调用,可能会无限期的阻塞等待,效率依赖网络传输的速度。最重要的是在调用一个方法前,无法知道是否会被阻塞。
NIO的Channel抽象了一个重要特征就是可以通过配置它的阻塞行为,来实现非阻塞式的通道。
Channel是一个双向通道,与传统IO操作只允许单向的读写不同的是,NIO的Channel允许在一个通道上进行读和写的操作。
FileChannel:文件
SocketChannel:
ServerSocketChannel:
DatagramChannel: UDP
Bufer顾名思义,它是一个缓冲区,实际上是一个容器,一个连续数组。Channel提供从文件、网络读取数据的渠道,但是读写的数据都必须经过Buffer。
Buffer(缓冲区)
Buffer缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该模块内存。为了理解Buffer的工作原理,需要熟悉它的三个属性:capacity、position和limit。
position和limit的含义取决于Buffer处在读模式还是写模式。不管Buffer处在什么模式,capacity的含义总是一样的。见下图:
capacity、position和limit
对Buffer对象的操作必须首先进行分配,Buffer提供一个allocate(int capacity)方法分配一个指定字节大小的对象。
向Buffer中写数据:写数据到Buffer中有两种方式:
1.从channel写到Buffer
int bytes = channel.read(buf); //将channel中的数据读取到buf中
2.通过Buffer的put()方法写到Buffer
buf.put(byte); //将数据通过put()方法写入到buf中
int bytes = channel.write(buf); //将buf中的数据读取到channel中
2.通过Buffer的get()方法读取数据
byte bt = buf.get(); //从buf中读取一个byte
Selector与Channel是相互配合使用的,将Channel注册在Selector上之后,才可以正确的使用Selector,但此时Channel必须为非阻塞模式。Selector可以监听Channel的四种状态(Connect、Accept、Read、Write),当监听到某一Channel的某个状态时,才允许对Channel进行相应的操作。
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