Java AIO-Proactor模式

Java7之前只支持BIO、NIO,但在Java 7 时添加了Java AIO,Java AIO基于epoll模式来模拟实现(Linux 2.6)

阻塞/非阻塞 -- 同步/异步

系统I/O 可分为阻塞型、非阻塞同步型以及非阻塞异步型。

  1. 阻塞型I/O意味着控制权只到调用操作结束了才会回到调用者手里。结果调用者被阻塞了, 这段时间了做不了任何其它事情.。

  2. 非阻塞同步是会立即返回控制权给调用者的。调用者不需要等等,它从调用的函数获取两种结果:要么此次调用成功进行了;要么系统返回错误标识告诉调用者当前资源不可用,你再等等或者再试度看吧

  3. 在非阻塞异步调用中,稍有不同。调用函数在立即返回时,还告诉调用者,这次请求已经开始了。系统会使用另外的资源或者线程来完成这次调用操作,并在完成的时候知会调用者(比如通过回调函数)

NIO与AIO比较

  1. NIO监听的是什么事件准备好了,然后通知当前线程去处理,在通知返回之前需要等待,并且需要Selector配合通知线程;AIO监听的什么事件已经完成了,然后执行对应的处理函数(系统来开辟一个线程来完成),执行完成会通知关心这个事件完成的线程,在没有通知时当前线程可以先做自己的事情,当空闲下来的时候检查一下通知回来的信息,在获取通知结果时会阻塞,但是可以设置超时时间,当一段时间没有还没有结果,则继续干别的事情。

  2. AIO并不比BIO的IO读写更快,只是关注事件的阶段不一样,系统通知线程的方式不一样,但是AIO比NIO简化了代码编写的复杂度,并且效率更高、更高伸缩性。

  3. 由于NIO的读写过程依然在应用线程里完成,所以对于那些读写过程时间长的,NIO就不太适合。而AIO的读写过程完成后才被通知,所以AIO能够胜任那些重量级,读写过程长的任务。

AIO异步的几个重要的方法

AIO 的异步操作总体上是基于系统调用Handler以及返回Future异步结果来实现的。

  1. AsynchronousFileChannel(由于FileChannel只读权限,所以没有write方法)

程序调用此方法后立即返回,并由系统将接收的数据读入指定的ByteBuffer中,在读取完成之后执行用户指定的处理函数进行处理,可以绑定一个对象在处理函数上,以便IO处理函数可以和用户程序的信息通信。




程序调用此方法后立即返回一个Future对象,然后由系统默默地将接收的数据读入指定的ByteBuffer中,用户通过超时获取结果Future.get(timeout),当没有结果时在超时时间结束时可以干其他的事情,在空闲的时候在进行判断一下,当读取完成,系统会在get方法还没有超时返回,用户就可以获得读取了多少个字节(get方法读到的字节数,返回-1表示文件流结束,超时和没有字节可读都返回0,超时可以结合Future.isDone()方法判断任务是否完成)



  1. AsynchronousByteChannel

read方法同上


write方法:
程序调用此方法后立即返回,并由系统将指定的ByteBuffer写入到此通道中,在写入完成之后执行用户指定的处理函数进行处理,可以绑定一个对象在处理函数上,以便IO处理函数可以和用户程序的信息通信。


程序调用此方法后立即返回一个Future对象,并由系统将指定的ByteBuffer写入到此通道中,用户通过超时获取结果Future.get(timeout),当没有结果时在超时时间结束时可以干其他的事情,在空闲的时候在进行判断一下,当写入完成,系统会在get方法还没有超时返回,用户就可以获得写入了多少个字节(超时可以结合Future.isDone()方法判断任务是否完成。

注意要保证ByteBuffer的线程安全,否则将发生异常。

  1. AsynchronousSocketChannel

Socket通道还有connect以及open方法
open方法开启一个异步通道,不同于FileChannel(从流文件中获取),socket需要显示调用open方法,开启通道。



异步连接



异步读

异步写
  1. AsynchronousServerSocketChannel

ServerSocketChannel没有读写操作,但是有open,bind以及异步accept方法
open方法



bind方法



异步accept方法
  1. CompletionHandler处理函数接口

客户端程序



服务端程序






测试结果

客户端

服务端

源码地址
https://github.com/zhanglbjames/exercises/blob/master/src/main/java/test/TestProactorClient.java
https://github.com/zhanglbjames/exercises/blob/master/src/main/java/test/TestProactorServer.java

参考链接
http://www.tuicool.com/articles/3uMBNf

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