IO通信模型_易 io通信-优快云博客

一、我们回顾一下传统的HTTP服务器的原理

1. 创建一个ServerSocket，监听并绑定一个端口

2. 一系列客户端来请求这个端口

3. 服务器使用Accept，获得一个来自客户端的Socket连接对象

4. 启动一个新线程处理连接

读Socket，得到字节流
解码协议，得到Http请求对象
处理Http请求，得到一个结果，封装成一个HttpResponse对象
编码协议，将结果序列化字节流
写Socket，将字节流发给客户端

5.继续循环步骤3

ServerSocket serverSocket = new ServerSocket(portNumber);
Socket clientSocket = serverSocket.accept();
BufferedReader in = new BufferedReader(new InputStreamReader(clientSocket.getInputStream()));
PrintWriter out =new PrintWriter(clientSocket.getOutputStream(), true);
String request, response;
while ((request = in.readLine()) != null) {
    if ("Done".equals(request)) {
        break;
}
response = processRequest(request);
out.println(response);
}

HTTP服务器之所以称为HTTP服务器，是因为编码解码协议是HTTP协议，如果协议是Redis协议，那它就成了Redis服务器，如果协议是WebSocket，那它就成了WebSocket服务器，等等。

使用Netty你就可以定制编解码协议，实现自己的特定协议的服务器。

上面我们说的是一个传统的多线程服务器，这个也是Apache处理请求的模式。在高并发环境下，线程数量可能会创建太多，操作系统的任务调度压力大，系统负载也会比较高。

于是NIO诞生了，NIO并不是Java独有的概念，NIO代表的一个词汇叫着IO多路复用。它是由操作系统提供的系统调用，早期这个操作系统调用的名字是select，但是性能低下。后来渐渐演化成了Linux下的epoll和Mac里的kqueue。

而Netty就是基于Java NIO技术封装的一套框架。为什么要封装，因为原生的Java NIO使用起来没那么方便，而且还有臭名昭著的bug，Netty把它封装之后，提供了一个易于操作的使用模式和接口，用户使用起来也就便捷多了。

二、同步与异步，阻塞与非阻塞

同步与异步：针对多个任务而言，指的是多个任务之间的执行顺序关系

　同步：如果有多个任务或者事件要发生，这些任务或者事件必须逐个地进行，一个事件或者任务的执行会导致整个流程的暂时等待，这些事件没有办法并发地执行；

异步：如果有多个任务或者事件发生，这些事件可以并发地执行，一个事件或者任务的执行不会导致整个流程的暂时等待。

多线程就是实现异步的一个方式，它把"第二件任务"交给其他的线程去做了。而实际上，多线程的实现原理，其本质上同一时间内，CPU只能处理1条线程，只有1条线程在工作（执行）;多线程并发（同时）执行，其实是CPU快速地在多条线程之间调度（切换）。如果CPU调度线程的时间足够快，就造成了多线程并发执行的假象。（多核处理器除外~~~）

阻塞与非阻塞：针对单个任务而言，指的是任务执行过程

任务在执行的过程中，由于资源不足，比如在IO操作过程中，内核进行数据拷贝的过程会停滞阻塞当前任务，而处在一种等待的状态，是阻塞。阻塞状态会一直等待到资源等满足后再执行并返回。非阻塞是指，如果资源满足则进行，如果资源不满足，则返回一个执行不成功的信息，并不等待。

阻塞与非阻塞表述了一个任务在处理问题时的不同状态，是一个点的概念，在任务达到那个点时，根据阻塞或非阻塞进行不同操作。而同步与异步是段的概念，如果是同步则这段程序将在主线程执行，如果是异步则类似多线程的行为。

三、IO通信的异步同步，阻塞非阻塞

IO通信主要包括：对外部设备的读写、对磁盘内容的读写、socket的读写等操作。这些操作主要分为两个部分：

1）等待IO设备响应任务
2）从IO设备处读取或向IO设备中写入内容

这两个操作都涉及到阻塞或非阻塞概念。
对于阻塞IO而言，等待IO设备响应时会一直等待它直到响应或超时为止。对于非阻塞IO而言，等待IO设备响应时如果发现它不能及时响应则会返回一个未响应信息。

第二步根据情况分为同步与异步两种概念，如果任务程序主动去内核读取或写入数据，在未完成之前，不会产生响应，主线程因此停滞则为同步IO。

而异步IO是由内核进程引导，收到IO请求后，会直接返回一个标记，主线程不阻塞可以进行其他任务，当内核进行完成了第二部的读写操作，会根据之前的标记把最后的结果返回给主线程，整个读写过程不是在用户线程上进行，而是在内核上完成，用户进程最后得到通知，这种IO通信叫做异步IO。

在同步IO中，线程启动一个IO操作然后就立即进入等待状态，直到IO操作完成后才醒来继续执行。而异步IO方式中，线程发送一个IO请求到内核，然后继续处理其他的事情，内核完成IO请求后，将会通知线程IO操作完成了。

同步过程中进程触发IO操作并等待或者轮询的去查看IO操作是否完成。异步过程中进程触发IO操作以后，直接返回，做自己的事情，IO交给内核来处理，完成后内核通知进程IO完成

四、五类IO模型