10分钟看懂，Java NIO 底层原理( 二 ) .font_s.ios.pgcarticle

写在前面
1.1. Java IO读写原理

1.1.1. 内核缓冲与进程缓冲区
1.1.2. java IO读写的底层流程

1.2. 四种主要的IO模型
1.3. 同步阻塞IO（Blocking IO）
1.4. 同步非阻塞NIO（None Blocking IO）
1.5. IO多路复用模型(I/O multiplexing）
1.6. 异步IO模型（asynchronous IO）

写在前面大家好，我是高并发的实战社群【疯狂创客圈】尼恩。 Java NIO 、 Reactor模式等基础原理性的知识，非常重要，无论开发、还是面试。 ? 很多的小伙伴，被java IO 模型中，搞得有点儿晕，一会儿是4种模型，一会儿又变成了5种模型。 ? 很多的小伙伴，也被nio这个名词搞晕了，一会儿java 的nio 不叫非阻塞io ，一会儿java nio 又是非阻塞io ，到底是啥呢？? 很多的小伙伴，被异步和非阻塞搞晕了。都非阻塞了，难道不是异步的吗？? 这这，好难呀。 ? 此文，从底层入手，给各位小伙伴，起底一下， java的四大io模型。需要面试的，或者没有弄清楚的小伙伴，彻底的有福了。
顺便说明下：本文的内容只是一个初稿、初稿，本文的知识，在《Netty Zookeeper Redis 高并发实战》一书时，进行大篇幅的完善和更新，并且进行的源码的升级。博客和书不一样，书的内容更加系统化、全面化，更加层层升入、层次分明、更多次的错误排查，请大家以书的内容为准。本文的最终内容，具体请参考疯狂创客圈倾力编著，机械工业出版社出版的《Netty Zookeeper Redis 高并发实战》一书。 ?

文章插图
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1.1. Java IO读写原理无论是Socket的读写还是文件的读写，在Java层面的应用开发或者是linux系统底层开发，都属于输入input和输出output的处理，简称为IO读写。在原理上和处理流程上，都是一致的。区别在于参数的不同。
用户程序进行IO的读写，基本上会用到read">先强调一个基础知识：read系统调用，并不是把数据直接从物理设备，读数据到内存。 write系统调用，也不是直接把数据，写入到物理设备。
read系统调用，是把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区；而write系统调用，是把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区。这个两个系统调用，都不负责数据在内核缓冲区和磁盘之间的交换。底层的读写交换，是由操作系统kernel内核完成的。
1.1.1. 内核缓冲与进程缓冲区缓冲区的目的，是为了减少频繁的系统IO调用。大家都知道，系统调用需要保存之前的进程数据和状态等信息，而结束调用之后回来还需要恢复之前的信息，为了减少这种损耗时间、也损耗性能的系统调用，于是出现了缓冲区。
有了缓冲区，操作系统使用read函数把数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区， write把数据从进程缓冲区复制到内核缓冲区中。等待缓冲区达到一定数量的时候，再进行IO的调用，提升性能。至于什么时候读取和存储则由内核来决定，用户程序不需要关心。
在linux系统中，系统内核也有个缓冲区叫做内核缓冲区。每个进程有自己独立的缓冲区，叫做进程缓冲区。
所以，用户程序的IO读写程序，大多数情况下，并没有进行实际的IO操作，而是在读写自己的进程缓冲区。
1.1.2. java IO读写的底层流程用户程序进行IO的读写，基本上会用到系统调用read">首先看看一个典型Java 服务端处理网络请求的典型过程：
（1）客户端请求
Linux通过网卡，读取客户断的请求数据，将数据读取到内核缓冲区。
（2）获取请求数据
服务器从内核缓冲区读取数据到Java进程缓冲区。
（1）服务器端业务处理
Java服务端在自己的用户空间中，处理客户端的请求。
（2）服务器端返回数据
Java服务端已构建好的响应，从用户缓冲区写入系统缓冲区。
（3）发送给客户端
Linux内核通过网络 I/O，将内核缓冲区中的数据，写入网卡，网卡通过底层的通讯协议，会将数据发送给目标客户端。
1.2. 四种主要的IO模型服务器端编程经常需要构造高性能的IO模型，常见的IO模型有四种：
（1）同步阻塞IO（Blocking IO）
首先，解释一下这里的阻塞与非阻塞：
阻塞IO ，指的是需要内核IO操作彻底完成后，才返回到用户空间，执行用户的操作。阻塞指的是用户空间程序的执行状态，用户空间程序需等到IO操作彻底完成。传统的IO模型都是同步阻塞IO 。在java中，默认创建的socket都是阻塞的。