常见的IO模型有阻塞IO、非阻塞IO、IO复用、信号驱动IO和异步IO。

Java实现IO模型可以使用Java NIO(New IO)和Java IO(旧IO)。

  1. 阻塞IO

阻塞IO(Blocking IO)是最简单的IO模型,它的特点是在进行IO操作时会一直阻塞,直到数据读写完成,才会返回结果。在阻塞IO中,每个IO操作都需要建立一个线程来处理,因此阻塞IO的并发性能不高。

Java IO中的InputStream和OutputStream都是阻塞式的。例如,InputStream.read()方法会一直阻塞,直到读取到数据或者发生异常。

  1. 非阻塞IO

非阻塞IO(Non-blocking IO)在进行IO操作时不会阻塞,它会立即返回结果,如果没有数据可读,返回值为0。非阻塞IO需要不断地轮询IO操作的状态,直到读写完成。

Java NIO中的Channel和Selector都支持非阻塞IO。例如,Channel.read()方法会立即返回结果,如果没有数据可读,返回值为0。

  1. IO复用

IO复用(IO Multiplexing)使用一个线程监听多个IO操作,当有数据可读时,线程才会进行读操作。IO复用的优点是可以减少线程的数量,提高并发性能。常见的IO复用模型有select和poll。

Java NIO中的Selector就是一个IO复用器,它可以监听多个Channel的读写事件,当有事件发生时,就会通知相应的线程进行读写操作。

  1. 信号驱动IO

信号驱动IO(Signal-driven IO)使用信号通知线程进行IO操作。当数据可读时,内核会向进程发送一个信号,进程收到信号后就可以进行读操作。信号驱动IO的缺点是信号传递的开销比较大,而且只能用于套接字。

Java NIO中不支持信号驱动IO。

  1. 异步IO

异步IO(Asynchronous IO)在进行IO操作时不会阻塞,它会立即返回结果,当数据读取完成后,内核会通知进程进行读操作。异步IO的优点是可以提高系统的并发性能,但是需要操作系统支持。常见的异步IO模型有POSIX AIO和Windows IOCP。

Java NIO中的AsynchronousChannel和AsynchronousSocketChannel都支持异步IO。例如,AsynchronousSocketChannel.read()方法会立即返回结果,当数据读取完成后,会调用回调函数进行读操作。

常见IO模型及其Java实现

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