JAVA의 일반적인 IO/NIO 모델

일반적인 IO 모델에는 차단 IO 모델, 비차단 IO 모델, 다중화 IO 모델, 신호 구동 IO 모델, 비동기 IO 모델이 포함됩니다. 위의 IO 모델을 간략하게 소개하겠습니다.

1. 차단 IO 모델

가장 전통적인 IO 모델, 즉 데이터를 읽고 쓰는 과정에서 차단이 발생합니다. 사용자 스레드가 IO 요청을 발행하면 커널은 데이터가 준비되었는지 확인하고, 그렇지 않은 경우 데이터가 준비될 때까지 기다린 후 사용자 스레드를 차단하고 사용자 스레드가 CPU를 넘겨줍니다. 데이터가 준비되면 커널은 데이터를 사용자 스레드에 복사하고 결과를 사용자 스레드에 반환한 다음 사용자 스레드는 블록 상태를 해제합니다. 차단 IO 모델의 일반적인 예는 다음과 같습니다. data = 소켓.read(); 데이터가 준비되지 않은 경우 읽기 메서드에서 항상 차단됩니다.

2. 비차단 IO 모델

사용자 스레드가 읽기 작업을 시작하면 기다릴 필요가 없지만 즉시 결과를 얻습니다. 결과가 오류인 경우 데이터가 아직 준비되지 않았음을 알고 읽기 작업을 다시 보낼 수 있습니다. 커널의 데이터가 준비되고 사용자 스레드로부터 다시 요청이 수신되면 즉시 데이터를 사용자 스레드에 복사한 다음 반환합니다. 따라서 실제로 비차단 IO 모델에서 사용자 스레드는 커널에 데이터가 준비되었는지 지속적으로 물어봐야 합니다. 이는 비차단 IO가 CPU를 넘겨주지 않고 항상 CPU를 점유한다는 의미입니다. 일반적인 비차단 IO 모델은 일반적으로 다음과 같습니다.

while(true){
        data = socket.read();
        if(data!= error){
        处理数据
        break;
    }
}

하지만 비차단 IO에는 매우 심각한 문제가 있습니다. while 루프에서는 커널 데이터가 준비되었는지 지속적으로 물어봐야 합니다. 이로 인해 CPU가 작동하지 않게 됩니다. 점유율이 매우 높기 때문에 일반적으로 while 루프는 데이터를 읽는 데 거의 사용되지 않습니다.

3. 다중화 IO 모델

다중화 IO 모델은 현재 가장 일반적으로 사용되는 모델입니다.

Java NIO는 실제로 다중화된 IO입니다. 다중화된 IO 모델에는 여러 소켓의 상태를 지속적으로 폴링하는 스레드가 있습니다. 소켓에 실제로 읽기 및 쓰기 이벤트가 있는 경우에만 실제 IO 읽기 및 쓰기 작업이 실제로 호출됩니다.

다중화 IO 모델에서는 여러 소켓을 관리하는 데 하나의 스레드만 필요하기 때문에 시스템은 새 프로세스나 스레드를 생성할 필요도 없고 이러한 스레드와 프로세스를 유지할 필요도 없으며 실제 소켓 읽기가 있는 경우에만 가능합니다. IO 리소스 쓰기는 이벤트 진행 중에만 사용되므로 리소스 사용량이 크게 줄어듭니다.

Java NIO에서는 각 채널에 도착 이벤트가 있는지 쿼리하는 데 selector.select()가 사용됩니다. 이벤트가 없으면 항상 해당 위치에서 차단되므로 이 메서드를 사용하면 사용자 스레드가 차단됩니다.

다중화 IO 모드에서는 하나의 스레드를 통해 여러 소켓을 관리할 수 있습니다. 소켓에 실제로 읽기 및 쓰기 이벤트가 있는 경우에만 실제 읽기 및 쓰기 작업에 리소스가 사용됩니다. 따라서 다중화된 IO는 연결 수가 상대적으로 많은 상황에 더 적합합니다.

또한 다중화 IO가 비차단 IO 모델보다 효율적인 이유는 비차단 IO에서는 사용자 스레드를 통해 소켓 상태를 지속적으로 조회하는 반면 다중화 IO에서는 각 요청이 각각 폴링되기 때문입니다. 소켓 상태는 커널에 의해 처리되며 이 효율성은 사용자 스레드의 효율성보다 훨씬 높습니다.

그러나 다중화 IO 모델은 폴링을 사용하여 이벤트 도착 여부를 감지하고 도착하는 이벤트에 하나씩 응답한다는 점에 유의해야 합니다. 따라서 다중화된 IO 모델의 경우 이벤트 응답 본문이 커지면 후속 이벤트가 지연되고 새 이벤트 폴링에 영향을 미칩니다.

4. 신호 기반 IO 모델

신호 기반 IO 모델에서는 사용자 스레드가 IO 요청 작업을 시작하면 해당 소켓에 신호 함수가 등록되고 사용자 스레드는 계속해서 커널 데이터가 준비되면 실행 신호가 사용자 스레드로 전송됩니다. 신호를 받은 후 사용자 스레드는 신호 함수에서 IO 읽기 및 쓰기 작업을 호출하여 실제 IO 요청 작업을 수행합니다.

5. 비동기 IO 모델

비동기 IO 모델은 가장 이상적인 IO 모델입니다. 비동기 IO 모델에서는 사용자 스레드가 읽기 작업을 시작하면 즉시 다른 작업을 시작할 수 있습니다.

반면, 커널의 관점에서 비동기 읽기를 수신하면 즉시 반환되어 읽기 요청이 성공적으로 시작되었음을 나타내므로 사용자 스레드에 대한 블록이 생성되지 않습니다.

그런 다음 커널은 데이터 준비가 완료될 때까지 기다린 다음 데이터를 사용자 스레드에 복사합니다. 이 모든 작업이 완료되면 커널은 읽기 작업이 완료되었음을 알리는 신호를 사용자 스레드에 보냅니다. 완전한. 즉, 사용자 스레드는 전체 IO 작업이 실제로 어떻게 수행되는지 알 필요가 없으며 먼저 요청을 시작하면 커널에서 반환된 성공 신호를 받으면 IO 작업이 완료되었음을 의미합니다. 데이터를 직접 사용할 수 있습니다.

즉, 비동기식 IO 모델에서는 IO 작업의 어느 단계도 사용자 스레드를 차단하지 않습니다. 두 단계 모두 커널에 의해 자동으로 완료된 다음 작업이 완료되었음을 알리는 신호가 사용자 스레드에 전송됩니다. 특정 읽기 및 쓰기를 위해 사용자 스레드에서 IO 함수를 다시 호출할 필요가 없습니다.

이것은 신호 구동 모델과 다릅니다. 신호 구동 모델에서는 사용자 스레드가 신호를 수신하면 데이터가 준비되었음을 나타내며 사용자 스레드는 실제 읽기를 수행하기 위해 IO 함수를 호출해야 합니다. 쓰기 작업; 비동기 IO 모델에서 신호를 수신하면 IO 작업이 완료되었음을 나타내며 실제 읽기 및 쓰기 작업을 위해 사용자 스레드에서 IO 함수를 호출할 필요가 없습니다.

비동기 IO에는 운영 체제의 기본 지원이 필요합니다. Java 7에서는 비동기 IO가 제공됩니다.

위 내용은 JAVA의 일반적인 IO/NIO 모델의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!