Linux的5种IO模型

1. 阻塞IO

阻塞IO模型是最简单的IO模型，也是最常用的IO模型之一。在阻塞IO模型中，当应用程序发起一个IO请求时，如果内核无法立即完成该请求，应用程序线程会被阻塞，直到内核完成该请求。

JAVA代码示例:

Java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;

public class BlockingIO {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        InputStream in = System.in;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        int n = in.read(bytes);
        System.out.println(new String(bytes, 0, n));
    }
}

2. 非阻塞IO

非阻塞IO模型与阻塞IO模型类似，但应用程序线程不会被阻塞。在非阻塞IO模型中，当应用程序发起一个IO请求时，如果内核无法立即完成该请求，应用程序线程可以继续执行其他操作，直到内核完成该请求并通知应用程序。

JAVA代码示例:

Java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;

public class NonBlockingIO {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        Selector selector = Selector.open();
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            int n = selector.select();
            if (n > 0) {
                for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
                    if (key.isAcceptable()) {
                        // 处理新的连接
                    } else if (key.isReadable()) {
                        // 处理可读数据
                    } else if (key.isWritable()) {
                        // 处理可写数据
                    }
                }
            }
        }
    }
}

3. IO多路复用

IO多路复用模型允许应用程序监视多个IO句柄，并在一个线程中处理多个IO事件。这可以提高应用程序的效率，因为它不需要为每个IO句柄创建一个单独的线程。

JAVA代码示例:

Java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;

public class IOMultiplexing {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        Selector selector = Selector.open();
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            int n = selector.select();
            if (n > 0) {
                for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
                    if (key.isAcceptable()) {
                        // 处理新的连接
                    } else if (key.isReadable()) {
                        // 处理可读数据
                    } else if (key.isWritable()) {
                        // 处理可写数据
                    }
                }
            }
        }
    }
}

4. 信号驱动IO

信号驱动IO模型使用信号来通知应用程序IO事件的发生。这可以提高应用程序的响应速度，因为它不需要轮询IO句柄来检查IO事件。

JAVA代码示例:

Java

import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.nio.channels.SelectionKey;
import java.nio.channels.Selector;
import java.nio.channels.ServerSocketChannel;

public class SignalDrivenIO {

    public static void main(String[] args) throws IOException {
        ServerSocketChannel serverSocketChannel = ServerSocketChannel.open();
        serverSocketChannel.configureBlocking(false);
        Selector selector = Selector.open();
        serverSocketChannel.register(selector, SelectionKey.OP_ACCEPT);
        while (true) {
            int n = selector.select();
            if (n > 0) {
                for (SelectionKey key : selector.selectedKeys()) {
                    if (key.isAcceptable()) {
                        

5. 异步IO

异步IO模型允许应用程序在内核完成IO请求之前就继续执行其他操作。这可以提高应用程序的性能，因为它不需要等待IO请求完成。

以下是几种IO模型的比较:

模型	优点	缺点
阻塞IO	简单易用	应用程序线程会被阻塞
非阻塞IO	应用程序线程不会被阻塞	需要应用程序轮询IO句柄
IO多路复用	可以提高应用程序的效率	需要应用程序使用select/poll/epoll等系统调用
信号驱动IO	可以提高应用程序的响应速度	需要应用程序处理信号
异步IO	可以提高应用程序的性能	需要内核支持异步IO

选择合适的IO模型取决于应用程序的具体需求。

以下是一些应用场景:

• 对于对性能要求不高的应用程序，可以使用阻塞IO模型。
• 对于对响应速度要求较高的应用程序，可以使用非阻塞IO模型或IO多路复用模型。
• 对于对性能要求较高的应用程序，可以使用异步IO模型。

参考:

• Linux IO模型详解: https://www.cnblogs.com/liushui-sky/p/12917347.html
• 深入聊聊Linux 五种IO模型: 深入聊聊Linux 五种IO模型 - 知乎
• 带你彻底理解Linux五种I/O模型: 带你彻底理解Linux五种I/O模型 | Bigbyto