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常见的 IO 模型有哪些?Java 中的 BIO、NIO、AIO 有啥区别?求职学习资料

本文介绍了常见的 IO 模型有哪些?Java 中的 BIO、NIO、AIO 有啥区别?求职学习资料,有助于帮助完成毕业设计以及求职,是一篇很好的资料。

对技术面试,学习经验等有一些体会,在此分享。

面试中经常喜欢问的一个问题。通过这个问题,面试官还可以顺便了解一下你的操作系统的水平。

IO 模型这块确实挺难理解的,需要太多计算机底层知识。写这篇文章用了挺久,就非常希望能把我所知道的讲出来吧!希望朋友们能有收货!为了写这篇文章,还翻看了一下《UNIX 网络编程》这本书,太难了,我滴乖乖!心痛~

_个人能力有限。如果文章有任何需要补充/完善/修改的地方,欢迎在评论区指出,共同进步!_

前言

I/O 一直是很多小伙伴难以理解的一个知识点,这篇文章我会将我所理解的 I/O 讲给你听,希望可以对你有所帮助。

I/O

何为 I/O?

I/O(Input/Outpu) 即输入/输出

我们先从计算机结构的角度来解读一下 I/O。

根据冯.诺依曼结构,计算机结构分为 5 大部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

常见的 IO 模型有哪些?Java 中的 BIO、NIO、AIO 有啥区别?

冯诺依曼体系结构

输入设备(比如键盘)和输出设备(比如显示屏)都属于外部设备。网卡、硬盘这种既可以属于输入设备,也可以属于输出设备。

输入设备向计算机输入数据,输出设备接收计算机输出的数据。

从计算机结构的视角来看的话, I/O 描述了计算机系统与外部设备之间通信的过程。

我们再先从应用程序的角度来解读一下 I/O。

根据大学里学到的操作系统相关的知识:为了保证操作系统的稳定性和安全性,一个进程的地址空间划分为 用户空间(User space)内核空间(Kernel space )

像我们平常运行的应用程序都是运行在用户空间,只有内核空间才能进行系统态级别的资源有关的操作,比如如文件管理、进程通信、内存管理等等。也就是说,我们想要进行 IO 操作,一定是要依赖内核空间的能力。

并且,用户空间的程序不能直接访问内核空间。

当想要执行 IO 操作时,由于没有执行这些操作的权限,只能发起系统调用请求操作系统帮忙完成。

因此,用户进程想要执行 IO 操作的话,必须通过 系统调用 来间接访问内核空间

我们在平常开发过程中接触最多的就是 磁盘 IO(读写文件)网络 IO(网络请求和相应)

从应用程序的视角来看的话,我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用(系统调用),操作系统负责的内核执行具体的 IO 操作。也就是说,我们的应用程序实际上只是发起了 IO 操作的调用而已,具体 IO 的执行是由操作系统的内核来完成的。

当应用程序发起 I/O 调用后,会经历两个步骤:

  1. 内核等待 I/O 设备准备好数据
  2. 内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。

有哪些常见的 IO 模型?

UNIX 系统下, IO 模型一共有 5 种: 同步阻塞 I/O同步非阻塞 I/OI/O 多路复用信号驱动 I/O异步 I/O

这也是我们经常提到的 5 种 IO 模型。

Java 中 3 种常见 IO 模型

BIO (Blocking I/O)

BIO 属于同步阻塞 IO 模型

同步阻塞 IO 模型中,应用程序发起 read 调用后,会一直阻塞,直到在内核把数据拷贝到用户空间。

面试中经常喜欢问的一个问题。通过这个问题,面试官还可以顺便了解一下你的操作系统的水平。

IO 模型这块确实挺难理解的,需要太多计算机底层知识。写这篇文章用了挺久,就非常希望能把我所知道的讲出来吧!希望朋友们能有收货!为了写这篇文章,还翻看了一下《UNIX 网络编程》这本书,太难了,我滴乖乖!心痛~

_个人能力有限。如果文章有任何需要补充/完善/修改的地方,欢迎在评论区指出,共同进步!_

前言

I/O 一直是很多小伙伴难以理解的一个知识点,这篇文章我会将我所理解的 I/O 讲给你听,希望可以对你有所帮助。

I/O

何为 I/O?

I/O(Input/Outpu) 即输入/输出

我们先从计算机结构的角度来解读一下 I/O。

根据冯.诺依曼结构,计算机结构分为 5 大部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

常见的 IO 模型有哪些?Java 中的 BIO、NIO、AIO 有啥区别?

冯诺依曼体系结构

输入设备(比如键盘)和输出设备(比如显示屏)都属于外部设备。网卡、硬盘这种既可以属于输入设备,也可以属于输出设备。

输入设备向计算机输入数据,输出设备接收计算机输出的数据。

从计算机结构的视角来看的话, I/O 描述了计算机系统与外部设备之间通信的过程。

我们再先从应用程序的角度来解读一下 I/O。

根据大学里学到的操作系统相关的知识:为了保证操作系统的稳定性和安全性,一个进程的地址空间划分为 用户空间(User space)内核空间(Kernel space )

像我们平常运行的应用程序都是运行在用户空间,只有内核空间才能进行系统态级别的资源有关的操作,比如如文件管理、进程通信、内存管理等等。也就是说,我们想要进行 IO 操作,一定是要依赖内核空间的能力。

并且,用户空间的程序不能直接访问内核空间。

当想要执行 IO 操作时,由于没有执行这些操作的权限,只能发起系统调用请求操作系统帮忙完成。

因此,用户进程想要执行 IO 操作的话,必须通过 系统调用 来间接访问内核空间

我们在平常开发过程中接触最多的就是 磁盘 IO(读写文件)网络 IO(网络请求和相应)

从应用程序的视角来看的话,我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用(系统调用),操作系统负责的内核执行具体的 IO 操作。也就是说,我们的应用程序实际上只是发起了 IO 操作的调用而已,具体 IO 的执行是由操作系统的内核来完成的。

当应用程序发起 I/O 调用后,会经历两个步骤:

  1. 内核等待 I/O 设备准备好数据
  2. 内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。

有哪些常见的 IO 模型?

UNIX 系统下, IO 模型一共有 5 种: 同步阻塞 I/O同步非阻塞 I/OI/O 多路复用信号驱动 I/O异步 I/O

这也是我们经常提到的 5 种 IO 模型。

Java 中 3 种常见 IO 模型

BIO (Blocking I/O)

BIO 属于同步阻塞 IO 模型

同步阻塞 IO 模型中,应用程序发起 read 调用后,会一直阻塞,直到在内核把数据拷贝到用户空间。

面试中经常喜欢问的一个问题。通过这个问题,面试官还可以顺便了解一下你的操作系统的水平。

IO 模型这块确实挺难理解的,需要太多计算机底层知识。写这篇文章用了挺久,就非常希望能把我所知道的讲出来吧!希望朋友们能有收货!为了写这篇文章,还翻看了一下《UNIX 网络编程》这本书,太难了,我滴乖乖!心痛~

_个人能力有限。如果文章有任何需要补充/完善/修改的地方,欢迎在评论区指出,共同进步!_

前言

I/O 一直是很多小伙伴难以理解的一个知识点,这篇文章我会将我所理解的 I/O 讲给你听,希望可以对你有所帮助。

I/O

何为 I/O?

I/O(Input/Outpu) 即输入/输出

我们先从计算机结构的角度来解读一下 I/O。

根据冯.诺依曼结构,计算机结构分为 5 大部分:运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。

常见的 IO 模型有哪些?Java 中的 BIO、NIO、AIO 有啥区别?

冯诺依曼体系结构

输入设备(比如键盘)和输出设备(比如显示屏)都属于外部设备。网卡、硬盘这种既可以属于输入设备,也可以属于输出设备。

输入设备向计算机输入数据,输出设备接收计算机输出的数据。

从计算机结构的视角来看的话, I/O 描述了计算机系统与外部设备之间通信的过程。

我们再先从应用程序的角度来解读一下 I/O。

根据大学里学到的操作系统相关的知识:为了保证操作系统的稳定性和安全性,一个进程的地址空间划分为 用户空间(User space)内核空间(Kernel space )

像我们平常运行的应用程序都是运行在用户空间,只有内核空间才能进行系统态级别的资源有关的操作,比如如文件管理、进程通信、内存管理等等。也就是说,我们想要进行 IO 操作,一定是要依赖内核空间的能力。

并且,用户空间的程序不能直接访问内核空间。

当想要执行 IO 操作时,由于没有执行这些操作的权限,只能发起系统调用请求操作系统帮忙完成。

因此,用户进程想要执行 IO 操作的话,必须通过 系统调用 来间接访问内核空间

我们在平常开发过程中接触最多的就是 磁盘 IO(读写文件)网络 IO(网络请求和相应)

从应用程序的视角来看的话,我们的应用程序对操作系统的内核发起 IO 调用(系统调用),操作系统负责的内核执行具体的 IO 操作。也就是说,我们的应用程序实际上只是发起了 IO 操作的调用而已,具体 IO 的执行是由操作系统的内核来完成的。

当应用程序发起 I/O 调用后,会经历两个步骤:

  1. 内核等待 I/O 设备准备好数据
  2. 内核将数据从内核空间拷贝到用户空间。

有哪些常见的 IO 模型?

UNIX 系统下, IO 模型一共有 5 种: 同步阻塞 I/O同步非阻塞 I/OI/O 多路复用信号驱动 I/O异步 I/O

这也是我们经常提到的 5 种 IO 模型。

Java 中 3 种常见 IO 模型

BIO (Blocking I/O)

BIO 属于同步阻塞 IO 模型

同步阻塞 IO 模型中,应用程序发起 read 调用后,会一直阻塞,直到在内核把数据拷贝到用户空间。

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