图解BIO、NIO和AIO

传统BIO

 图解BIO、NIO和AIO_第1张图片

特点:

如图所示,在BIO模型中, 会有一个专门的acceptor线程负责监听内核中是否存在客户端的连接,若有新的客户端连接请求时,就新启一个线程对它进行处理,有多少个客户端就对应多少个线程。

在客户端连接的整个周期内,都会有一个专门的线程负责对它进行读写。

缺点:

accept、write、read均是用户态行为的,它们在监听、读写的过程中都会涉及到用户态与内核态线程的切换,十分消耗资源。

accept、write、read均是同步阻塞的,假如客户端连接上以后,一直不发送数据包,会导致对它负责的线程一直阻塞等待。

 

基于线程池的BIO

图解BIO、NIO和AIO_第2张图片

相较于传统BIO :

由于通过线程池对线程进行管理,可以减少线程的创建于销毁

并且可以通过线程池控制连接的数量

 

NIO-Single

图解BIO、NIO和AIO_第3张图片

 

特点:

有一个selector线程,通过轮询的方式,专门负责监听客户端连接和进行读写操作,其它逻辑处理交给server处理。

它可以通过调用内核的select方法,每次可以一次性拿到所有未处理的事件列表,减少对内核的访问次数。

它有一个基于mmap的共享空间,能够减少对内核的访问拿去数据。

缺点:

还是需要对内核进行轮询,消耗资源。

一个线程负责监听连接、读写,压力较大。

 

NIO-Reactor

图解BIO、NIO和AIO_第4张图片

 

特点:

selector线程只负责监听客户端连接和读写事件,需要读写时,它将通知线程池,线程池的worker线程专门负责读写操作,其它逻辑交给server处理

优点:

能够减小selector线程压力

 

NIO-epoll

图解BIO、NIO和AIO_第5张图片

特点:

selector向内核中注册一个epoll,selector轮询时,不再去访问内核,而是直接访问共享空间。

当有连接时,epoll会把连接向共享空间的红黑树上注册。

epoll会把所有发生的时间写到红黑树对应的连接上,再把红黑树上的连接发生的事件放入共享空间的链表中。

selector会对链表上的事件进行遍历,取出发生的事件,交由worker线程进行读写。

优点:

selector减少了对内核的访问,提高了cpu的利用率

 

AIO

图解BIO、NIO和AIO_第6张图片

特点:

selector不再去轮询操作系统查看是否有事件发生,而是操作系统主动告知selector线程事件发生。

优点:

由于不需要轮询访问操作系统内核,故减小了资源消耗

缺点:

目前linux暂时不支持AIO,只有windows才支持

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