IO中的同步/異步揭糕,阻塞/非阻塞

同步與異步

在java IO中同步異步是針對(duì)用戶(hù)態(tài)和內(nèi)核態(tài)的概念萝快,用戶(hù)程序要想發(fā)送數(shù)據(jù)要經(jīng)過(guò)下面幾個(gè)步驟:
1.應(yīng)用程序?qū)⒁l(fā)送的內(nèi)容寫(xiě)入用戶(hù)內(nèi)存空間。
2.應(yīng)用程序向操作系統(tǒng)內(nèi)核發(fā)送系統(tǒng)調(diào)用
3.操作系統(tǒng)將用戶(hù)空間的數(shù)據(jù)讀入內(nèi)核緩沖區(qū)著角。
4.操作系統(tǒng)通知網(wǎng)卡來(lái)讀取內(nèi)核緩沖區(qū)的數(shù)據(jù)揪漩,此時(shí)CPU可以處理其他事情。
5.網(wǎng)卡從指定的內(nèi)核空間讀取數(shù)據(jù)吏口。
6.網(wǎng)卡將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成二進(jìn)制數(shù)據(jù)奄容,以比特流的形式輸出。

同步和異步是針對(duì)應(yīng)用程序和內(nèi)核的交互而言
同步是用戶(hù)進(jìn)程觸發(fā)IO操作并等待或者輪詢(xún)的去查看IO操作是否就緒.
異步是指用戶(hù)進(jìn)程觸發(fā)IO操作以后便開(kāi)始做自己的事情产徊,當(dāng)IO操作已經(jīng)完成的時(shí)候會(huì)得到IO完成的通知昂勒。

同步和異步的主要區(qū)別就是在用戶(hù)程序通過(guò)系統(tǒng)調(diào)用IO操作時(shí)是否需要等待和輪詢(xún),以便查看操作系統(tǒng)是否完成了IO的就緒舟铜。

這里的等待IO指的是數(shù)據(jù)從應(yīng)用程序拷貝到內(nèi)核空間(或從內(nèi)核空間拷貝到應(yīng)用程序)的過(guò)程戈盈。

阻塞和非阻塞

阻塞和非阻塞是針對(duì)于應(yīng)用程序在訪(fǎng)問(wèn)數(shù)據(jù)的時(shí)候,根據(jù)IO操作的就緒狀態(tài)來(lái)采取的不同方式深滚,阻塞方式下讀取或者寫(xiě)入過(guò)程一直等待結(jié)果奕谭,而非阻塞方式下,讀取或者寫(xiě)入過(guò)程會(huì)立即有一個(gè)返回值痴荐。

阻塞情況下需要等待執(zhí)行結(jié)果,非阻塞情況下立即返回結(jié)果(不管操作成功還是失敼俨帷)生兆。結(jié)合同步和異步的理解過(guò)程。
阻塞:當(dāng)用戶(hù)線(xiàn)程發(fā)起一個(gè)IO請(qǐng)求的時(shí)候膝宁,請(qǐng)求會(huì)到達(dá)內(nèi)核鸦难,內(nèi)核獲得數(shù)據(jù)后,將數(shù)據(jù)從內(nèi)核空間拷貝到用戶(hù)空間员淫,期間合蔽,當(dāng)內(nèi)核未將數(shù)據(jù)準(zhǔn)備好時(shí),用戶(hù)線(xiàn)程一直處于阻塞狀態(tài)(用戶(hù)線(xiàn)程不會(huì)獲得反饋結(jié)果)介返。
非阻塞:當(dāng)用戶(hù)程序發(fā)起IO請(qǐng)求時(shí)拴事,不用等到內(nèi)核準(zhǔn)備好數(shù)據(jù)才能返回沃斤,而是可以立即返回。(不論什么狀態(tài)都獲得反饋結(jié)果)沒(méi)有被阻塞住刃宵。

java中的IO

同步阻塞IO:用戶(hù)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)IO請(qǐng)求后衡瓶,必須等待IO操作完成,只有當(dāng)真正完成了IO操作后牲证,用戶(hù)進(jìn)程才能運(yùn)行哮针。java傳統(tǒng)的IO模型屬于此種方式。
同步非阻塞IO:在此種方式下坦袍,用戶(hù)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)IO操作以后可立即返回做其他事情十厢,但是用戶(hù)進(jìn)程需要時(shí)不時(shí)的詢(xún)問(wèn)IO操作是否就緒。這就要求用戶(hù)進(jìn)程不斷的去詢(xún)問(wèn)捂齐。從而引入不必要的CPU資源浪費(fèi)蛮放,目前java的NIO就屬于同步非阻塞IO。
異步阻塞IO:當(dāng)用戶(hù)進(jìn)程發(fā)起一個(gè)IO操作后辛燥,不等待內(nèi)核IO操作完成筛武,等待內(nèi)核操作完成后會(huì)通知應(yīng)用程序,這其實(shí)就是同步和異步的區(qū)別挎塌。同步是必須等待或者主動(dòng)詢(xún)問(wèn)IO是否操作完成徘六;其中為什么是阻塞呢,因?yàn)榇藭r(shí)是通過(guò)select系統(tǒng)調(diào)用來(lái)完成的榴都,而select函數(shù)本生的實(shí)現(xiàn)方式是阻塞的待锈,而采用select函數(shù)有個(gè)好處就是可以同時(shí)監(jiān)聽(tīng)多個(gè)文件
句柄,從而提高系統(tǒng)的并發(fā)性嘴高!
異步非阻塞IO:用戶(hù)進(jìn)程只需要發(fā)起一個(gè)IO操作然后立即返回竿音,等IO操作真正的完成以后,應(yīng)用程序會(huì)得到IO操作完成的通知拴驮。此時(shí)應(yīng)用進(jìn)程只需要對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理就好了春瞬,不需要進(jìn)行實(shí)際的IO操作,真正的IO讀取和寫(xiě)入操作已經(jīng)由內(nèi)核完成了套啤。

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