11 | 答疑课堂：深入了解NIO的优化实现原理
该思维导图由 AI 生成，仅供参考
网络 I/O 模型优化
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本文深度解读了Java NIO，重点讨论了Tomcat中的I/O优化和网络I/O模型优化。文章首先介绍了Tomcat中BIO和NIO线程模型的性能对比，指出在高负载或高并发情况下，NIO线程模型具有明显优势。接着从阻塞式I/O、非阻塞式I/O和I/O复用等角度深入探讨了网络I/O模型的优化。作者详细介绍了阻塞式I/O的工作流程和阻塞发生的环节，以及非阻塞式I/O和I/O复用的实现方式。其中，对于I/O复用，作者详细介绍了select/poll/epoll函数的使用方法和特点。最后，文章强调了epoll的性能优势，指出其采用事件驱动的方式代替轮询扫描fd，性能更胜一筹，并且不受fd数量限制。整体而言，本文通过深入的技术分析和实际案例，全面解读了Java NIO和网络I/O模型优化，对于想要深入了解I/O优化和网络通信性能提升的读者具有很高的参考价值。文章还介绍了信号驱动式I/O、异步I/O、零拷贝和线程模型优化等内容，为读者提供了全面的技术视角和实践经验。
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-W.LI-老师好!万分感觉，写的非常非常好谢谢。不过开心的同时，好多没看懂:-(先讲下我的理解吧。 阻塞IO:调用read()线程阻塞了 非阻塞IO:调用read()马上拿到一个数据未就绪，或者就绪。 I/O多路复用:selector线程阻塞，channel非阻塞，用阻塞一个selector线程换了多个channel了非阻塞。select()函数基于数组，fd个数限制1024，poll()函数也是基于数组但是fd数目无限制。都会负责所有的fd(未就绪的开销浪了)， epll()基于红黑数实现，fd无大小限制，平衡二叉数插入删除效率高。 信号驱动模式IO:对IO多路复用进一步优化，selector也非阻塞了。但是sign信号无法区分多信号源。所以socket未使用这种，只有在单一信号模型上才能应用。 异步IO模型:真正的非阻塞IO，其实前面的四种IO都不是真正的非阻塞IO，他们的非阻塞只是，从网络或者内存磁盘到内核空间的非阻塞，调用read()后还需要从内核拷贝到用户空间。异步IO基于回调，这一步也非阻塞了，从内核拷贝到用户空间后才通知用户进程。 能我是这么理解的前半断，有理解错的请老师指正谢谢。后半断没看完。作者回复: 理解正确，赞一个
2019-06-1327- -W.LI-老师好对Reacktor的三种模式还是理解不太好。帮忙看看哪里有问题 单线程模型:一个selector同时监听accept,事件和read事件。检测到就在一个线程处理。 多线程模型:一个线程监听accept事件，创建channel注册到selector上，检听到Read等事件从线程池中获取线程处理。 主从模式:没看懂:-(，一个端口只能被一个serverSocketChannel监听，第二个好像会报错?这边的主从怎么理解啊
作者回复: 主从模式则是，Reactor主线程主要处理监听连接事件，而Reactor从线程主要监听I/O事件。这里是多线程处理accept事件，而不是创建多个ServerSocketChannel。
2019-06-14315 
每天晒白牙老师您在介绍Reactor线程模型的时候，关于多线程Reactor线程模型和主从Reactor线程模型，我有不同的理解。您画的多线程模型，其中读写交给了线程池，我在看Doug Lea的 《Scalable in java》中画的图和代码示例，读写事件还是由Reactor线程处理，只把业务处理交给了线程池。主从模型也是同样的，Reactor主线程处理连接，Reactor从线程池处理读写事件，业务交给单独的线程池处理。 还望老师指点作者回复: 你好，Reactor是一个模型，每个框架或者每个开发人员在处理I/O事件可能不一样，根据自己业务场景来处理。 Netty是基于Reactor主线程去监听连接， Reactor从线程池监听读写事件，同时如果监听到事件后直接在该从线程中操作读写I/O，将业务交给单独的业务线程池，也可以不交给单独的线程池处理，直接在从线程池处理。不交给业务线程池的好处是，减少上下文切换，坏处是会造成线程阻塞。 所以根据自己的业务的特性，如果你的数据特别大，I/O读写操作放到handler线程池，，Reactor从线程数量有限，如果开大了，由于开多个多路复用器也会带来性能消耗。所以这种处理也是一种提高系统吞吐量的优化。
2019-06-1514
你好旅行者I/O多路复用其实就相当于用了一个专门的线程来监听多个注册的事件，而之前的IO模型中，每一个事件都需要一个线程来监听，不知道我这样理解的是否正确？老师我还有一个问题，就是当select监听到一个事件到来时，它是另起一个线程把数据从内核态拷贝到用户态，还是自己就把这个事儿给干了？作者回复: 理解正确。select监听到事件之后就用当前线程把数据从内核态拷贝到用户态。
2019-06-1728
行者感谢老师分享，联想到Redis的单线程模式，Redis使用同一个线程来做selector，以及处理handler，这样的优点是减少上下文切换，不需要考虑并发问题；但是缺点也很明显，在IO数据量大的情况下，会导致QPS下降；这是由Redis选择IO模型决定的。作者回复: 对的，redis本身是操作内存，所以读取数据的效率会高很多。
2019-07-146
z.l老师，隔壁李号双老师的《深入拆解Tomcat & Jetty》中关于DirectByteBuffer的解释和您不一样，他的文章中DirectByteBuffer的作用是：DirectByteBuffer 避免了 JVM 堆与本地内存直接的拷贝，而并没有避免内存从内核空间到用户空间的拷贝。而sendfile 特性才是避免了内核与应用之间的内存拷贝。请问哪种才是对的？作者回复: 这里的本地内存应该指的是物理内存，避免堆内存和物理内存的拷贝，其实就是避免内核空间和用户空间的拷贝。
2019-06-1656
余冲老师能对reactor的几种模型，给一个简单版的代码例子看看吗。感觉通过代码应该能更好的理解理论。作者回复: 好的，后面补上
2019-06-1824
阿卧老师，redis的io多路复用模型，用的是单线程reactor线程模型嘛？作者回复: 对的，redis在处理文件事件（例如GET SET命令）时是通过事件处理器循环顺序处理各个事件。
2020-02-253
chp老师，为什么说NIO是同步非阻塞呀？同步我知道原因，那个非阻塞搞不懂，select函数不是已经阻塞了吗，这块要怎么理解呢作者回复: 这里说的非阻塞，是伪非阻塞，操作系统层面的epoll还是阻塞的，正在实现操作系统层面的非阻塞是AIO
2020-04-212
insist感谢老师的讲解，很细致，从底层原理解释了5中IO模型。在netty，或者其他课程中，都有接触到这类知识，但是一直没有总结，总是看了感觉自己知道了，但是过段时间遇到这类问题，又不知道是为什么。作者回复: 大家都一样，有时间偶尔捡起来再看看，温故而知新，可以为师矣
2020-01-042
