关于java:一文带你区分阻塞非阻塞同步异步IO

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前言:在之前的 Redis 面试套路拆解的文章 [Redis 面试套路拆解(一)] 中有提到过 IO 模型,并且 IO 模型自身也是一个比拟容易混同的高频面试考点,小黑板将在本篇文章帮你理清思路,辨别各种 IO 模型~

其实网络上曾经有很多博客讲了这个问题,然而总是感觉看完之后还是迷迷糊糊的,感觉大家有点太执着于把这个问题讲的通俗易懂了,常常会举各种各样的例子,比方烧水、去银行办理业务之类的,然而看完之后反倒会产生更多的疑难,因为可能举得例子并不能完满的实用于同步异步、阻塞非阻塞的概念

所以咱们明天就不举例子了,小黑板想从业余概念的角度来帮忙大家了解各种概念~

在探讨问题之前,咱们须要确定一下上下文,免得产生误解,本文探讨的背景是基于 Linux 的网络 IO 发展的


实际上无论是哪一种 IO 模型,都能够分为 两个阶段 (read操作为例):

  • 期待数据准备就绪
  • 将数据从内核态拷贝到用户空间

这里咱们须要解释一下,什么是 内核态 用户态



  • 用户态:也称为 用户空间,即下层 应用程序 的流动空间,应用程序的执行 必须依赖于 内核 提供的 资源
  • 内核态:也称为 内核空间 ,管制计算机的 硬件资源 ,并提供下层 利用程序运行的环境

:用户态 能够通过 零碎调用 切换到 内核态,这是 被动 进入到 内核态。此外在呈现 异样 或者 外围设备的中断也会进入到内核态,不过是 被动 响应的

先说论断:各种 IO 模型其实是依据它在上述两个阶段的不同体现 (用户过程或者线程是否阻塞) 来辨别的!!!


在第一个阶段用户过程是否阻塞用来辨别阻塞 / 非阻塞,在第二个阶段用户是否阻塞用来辨别同步 / 异步!!!


阻塞 IO

当用户过程发动零碎调用 recvfrom 时,在 第一阶段 ,内核首先会 期待 数据准备就绪 ,这个过程中用户过程是 阻塞 的;在第二阶段,当数据准备就绪之后,数据会从内核空间拷贝到用户空间 (应用程序空间), 这个过程中用户过程同样是 阻塞 的,直到数据拷贝实现才复原。

所以,阻塞 IO 在两个阶段都是阻塞的!!


非阻塞 IO

非阻塞 IO 和阻塞 IO 类似,区别在于 第一阶段,在期待数据准备就绪的过程中,用户过程不会阻塞,而是在数据没有准备就绪的时候失去一个 error 返回,这是用户过程就晓得数据还没有筹备好,而后就能够持续发动 recvfrom 操作直到数据准备就绪

在第二阶段,数据从内核空间向用户空间拷贝时,非阻塞 IO 用户过程同样是阻塞的

IO 多路复用

IO 多路复用实际上是通过 select/epoll 等函数轮询多个 socket,当用户过程调用了 select 函数,整个用户过程就会被阻塞,直到收到数据准备就绪的返回

后续的操作和非阻塞 IO 是相似的,因为在 recvfrom 零碎调用之前,须要的数据就曾经准备就绪了,所以 第一个阶段是非阻塞的 第二个阶段 同样还是 阻塞

所以 IO 多路复用整个过程中,用户过程都是阻塞的~


异步 IO

异步 IO 实际上是用户过程发动 read 操作之后,就会立即收到一个返回,所以用户过程就能够去实现其余的工作,而不须要阻塞;直到数据准备就绪并且实现了从内核空间向用户空间拷贝的工作,这时用户过程会收到一个告诉,通知他 read 操作已实现


整个过程中用户过程不会被阻塞


总结

所以实际上阻塞 IO 和非阻塞 IO 都是同步 IO,用到了非凡的异步函数才是异步 IO


如果能从 IO 过程的两个阶段来对待这些问题,就不会被这些概念和一些例子绕晕了


心愿本文对大家有帮忙,如果有播种的话请点点赞和在看哟~

正文完
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