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关于java:java-5种IO模型

jiezi

每日一句

枝上柳绵吹又少。咫尺何处无芳草。

每日一句

You cannot swim for new horizons until you have courage to lose sight of the shore.
除非有勇气来到岸边，否则你永远游不到此岸。

概念

IO 是主存和外部设备（硬盘、终端和网络等）拷贝数据的过程。IO 是操作系统的底层性能实现，底层通过 I / O 指令进行实现。

以下是 5 品种 Unix 下可用的 I / O 模型

1. 阻塞式 I /O：Blocking IO

2. 非阻塞式 I /O：nonblocking IO

3. I/O 复用（Select，poll epoll）：IO multiplexing

4. 信号驱动式 I /O（SIGIO）：signal driven IO

5. 异步 I/O（posix 的 aio 系列函数）：asynchromous IO

Blocking IO

在 Linux 中，默认状况下所有的 socket 都是 Blocking，一个典型的读操作流程大略是这样：

1. 通常波及期待数据从网络达到。当所有期待数据达到时，它被复制到内核中的某个缓冲区

2. 把数据从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区

当用户过程调用了 recvfrom 这个零碎调用，kernel 就开始了 IO 的第一个阶段：筹备数据。对于 network IO 来说，很多时候数据在一开始还没有达到（比方，还没有收到一个残缺的 UDP 包）。这个时候 kernel 就要期待足够的数据到来。而在用户过程这边，整个过程会被阻塞。当 kernel 始终等到数据筹备好了，它就会将数据从 kernel 中拷贝到用户内存，而后 kernel 返回后果，用户过程才解除 block 的状态，从新运行起来。
所以，Blocking IO 的特点就是在 IO 执行的两个阶段都被 block 了

非阻塞式 I /O

Linux 下，能够用过设置 socket 使其变为 non-blocking。当对一个 non-blocking socket 执行操作时，流程如下：
从图中能够看出，当用户过程收回 read 操作时，如果 kernel 中的数据还没有筹备好，那么它并不会 block 用户过程，而是立即返回一个 error。从用户过程角度讲，它发动一个 read 操作后，并不需要期待，而是马上就失去了一个后果。用户过程判断后果是一个 error 时，它就晓得数据还没有筹备好，于是它能够再次 发送 read 操作。一旦 kernel 中的数据筹备好了，并且又再次收到了用户过程的 system call，那么它马上就将数据拷贝到了用户内存，而后返回。

所以，用户过程第一个阶段不是阻塞的, 须要一直的被动询问 kernel 数据好了没有；第二个阶段仍然总是阻塞的。

IO 多路复用（NIO）

select、epoll 的益处就在于单个 process 就能够同时解决多个网络链接的 IO。

IO 复用和同步阻塞实质一样，不过利用了新的 Select 零碎调用，由内核来负责原本是申请过程该做的轮训操作，看似不非阻塞 IO 还多了哥零碎调用开销，不过因为反对多路 IO 才算进步了效率
也就是一个能够监听多个。
它的基本原理就是 select、epoll 这个 function 会一直的轮询所负责的所有 socket，当某个 socket 有数据达到了，就告诉用户过程。它的流程如下图：

当用户线程调用 select，那么整个过程会被阻塞，而同时，kernel 会监督所有 select 负责的 socket =，当任何一个 socket 中的数据筹备好了，select 就会返回，这个时候用户过程会调用 read 操作，将数据 kernel 拷贝到用户过程。
首先开启套接字的信号驱动式 IO 性能，并且通过 sigaction(信号处理程序) 零碎调用装置一个信号处理函数，该函数调用将立刻返回，以后过程没有被阻塞，持续工作；当数据报筹备好的时候，内核为该过程产生 SIGIO 的信号，随后既能够在信号处理函数中调用 recvfrom 读取数据报，并且告诉主循环数据曾经筹备好期待解决；也能够间接告诉主循环让它读取数据报；(其实就是一个待读取的告诉和待处理的告诉)，根本不会用到。

异步 IO（AIO）

多线程和多过程的模型尽管解决了并发的问题，然而零碎不能有限的减少线程，因为零碎的切换线程的开销恒大，所以，一旦线程数量过多，CPU 的工夫就花在线程的切换上，正真运行代码的工夫就会缩小，后果导致性能重大降落

因为咱们要解决的问题是 CPU 高速执行能力和 IO 设施的龟速重大不匹配，多线程和多过程只是解决这一个问题的一种办法。
另一种解决 IO 问题的办法是异步 IO，当代码须要执行一个耗时的 IO 操作时，他只收回 IO 指令，并不期待 IO 后果而后就去执行其余代码，一段时间后，当 IO 返回后果是，在告诉 CPU 进行解决咱们调用 aio_read 函数，给内核传递描述符，缓冲区指针，缓冲区大小，和文件偏移量，并且通知内核当整个操作实现时如何告诉咱们，该函数调用后，立刻返回，不会被阻塞

另一方面：从 kernel 的角度，当他收到一个 aio_read 之后，首先它立刻返回，所以不会对用户过程产生 block，而后 kernel 会期待数据筹备实现，而后将数据拷贝到用户内存（copy 由内核实现），当着所有实现后，kernel 会给用户过程发送一个 singal 或者执行下一个基于线程回调函数来实现此次 IO 处理过程，通知他 read 操作实现

美文佳句

岁月应是静好。近来，心神总是不宁，想必是被尘世间的引诱所困。

我想，要是远方的祥夫学生来到我这“梅知堂”，两人清茶一杯，盘腿而坐，或看他画梅，纸上的梅花好像兀自开在飞雪里，如是，那该是一幅怎么的墨梅图？

昨晚，梦里看到那个戴着小黑圆眼镜的祥夫背着黄色的大包正往江南赶路。是又到了梅花开的日子了吗？

面试题

HJ2 计算某字符呈现次数

题目链接

https://www.nowcoder.com/practice/a35ce98431874e3a820dbe4b2d0508b1

题目形容

写出一个程序，承受一个由字母、数字和空格组成的字符串，和一个字符，而后输入输出字符串中该字符的呈现次数。（不辨别大小写字母）

数据范畴：1 \le n \le 1000 \1≤n≤1000

示例

示例 1：

输出：ABCabc
A
输入：2

题解

题解一：模仿算法

import java.util.*;

public class Main {public static void main(String[] args) {Scanner sc = new Scanner(System.in);
        String s = sc.nextLine().toLowerCase();
        String inx = sc.nextLine().toLowerCase();
        int cnt = 0;
        for (int i = 0; i < s.length(); i++) {if (s.charAt(i) == inx.charAt(0)) {cnt ++;}
        }
        System.out.println(cnt);
    }

}

redis 怎么保留一个对象？

1。将对象序列化后保留到 redis

2。将对象转化成 JSON 字符串后存储

3。将对象用 Hash 数据类型存储

参考：https://blog.csdn.net/qq_26545503/article/details/106123676

【概念】如何了解 Java 中的偏心锁和非偏心锁？

偏心锁：

多个线程依照申请锁的程序去取得锁，所有线程都在队列里排队，这样就保障了队列中的第一个先失去锁。

  • 长处：所有的线程都能失去资源，不会饿死在队列中。
  • 毛病：吞吐量会降落很多，队列外面除了第一个线程，其余的线程都会阻塞，cpu 唤醒阻塞线程的开销会很大。

非偏心锁

多个线程不依照申请锁的程序去取得锁，而是同时间接去尝试获取锁（插队），获取不到（插队失败），再进入队列期待（失败则乖乖排队），如果能获取到（插队胜利），就间接获取到锁。

  • 长处：能够缩小 CPU 唤醒线程的开销，整体的吞吐效率会高点，CPU 也不用取唤醒所有线程，会缩小唤起线程的数量。
  • 毛病：可能导致队列中排队的线程始终获取不到锁或者长时间获取不到锁，活活饿死。

利用场景
ReentrantLock 能够指定构造函数的 boolean 类型来创立偏心锁和非偏心锁(默认), 比方：偏心锁能够应用 new ReentrantLock(true) 实现。

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