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四种主要的 IO 模型

服务器端编程,经常需要构造高性能的网络应用,需要选用高性能的 IO 模型,这也是通关大公司面试必备的知识。

四种主要的 IO 模型

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。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。 其次,解释一下同步与异步: 同步 IO,是一种用户空间与内核空间的 IO 发起方式。同步 IO 是指用户空间的线程是主动发起 IO 请求的一方,内核空间是被动接受方。异步 IO 则反过来,是指系统内核是主动发起 IO 请求的一方,用户空间的线程是被动接受方。


DHB大约 12 分钟网络IO
FileInputStream在使用完以后,不关闭流,想二次使用可以怎么操作?

阿里面试题

import java.io.FileInputStream;
import java.io.FileOutputStream;
import java.io.IOException;
import java.lang.reflect.Field;
import java.lang.reflect.InvocationTargetException;
import java.lang.reflect.Method;

/**
 * FileInputStream在使用完以后,不关闭流,想二次使用可以怎么操作?
 * @author dhb
 */
public class FileInputStreamDemo {

    public static void main(String[] args) throws IOException, NoSuchMethodException, InvocationTargetException, IllegalAccessException, NoSuchFieldException {
        String parentPath = "";
        String text1Path = parentPath + "text1.txt";
        String text2Path = parentPath + "text2.txt";
        String text3Path = parentPath + "text3.txt";

        FileInputStream text1InputStream = new FileInputStream(text1Path);
        FileOutputStream text2OutputStream = new FileOutputStream(text2Path);
        FileOutputStream text3OutputStream = new FileOutputStream(text3Path);

        int len;
        byte[] bytes = new byte[1024];
        while ((len = text1InputStream.read(bytes)) != -1) {
            text2OutputStream.write(bytes, 0, len);
        }
        Class<? extends FileInputStream> inputStreamClass = text1InputStream.getClass();
        Field fd = inputStreamClass.getDeclaredField("fd");
        fd.setAccessible(true);
        Object o = fd.get(text1InputStream);
        System.out.println(o.hashCode());

        if (text1InputStream.read() == -1) {
            Method open0 = inputStreamClass.getDeclaredMethod("open0", String.class);
            open0.setAccessible(true);
            open0.invoke(text1InputStream, text1Path);
        }
        Object o1 = fd.get(text1InputStream);
        System.out.println(o1.hashCode());

        while ((len = text1InputStream.read(bytes)) != -1) {
            text3OutputStream.write(bytes, 0, len);
        }

        text2OutputStream.flush();
        text2OutputStream.close();

        text3OutputStream.flush();
        text3OutputStream.close();
    }

}



DHB小于 1 分钟JavaIO
Linux select实现socket单线程多路复用

select版本比阻塞版本的性能起码高了3倍+

# select版本
dhb@dev:~/下载/webbench-1.5$ webbench -c 1000 -t 30 http://127.0.0.1:1500/t
Webbench - Simple Web Benchmark 1.5
Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.

Benchmarking: GET http://127.0.0.1:1500/t
1000 clients, running 30 sec.

Speed=735248 pages/min, 269580 bytes/sec.
Requests: 367610 susceed, 14 failed.

# 阻塞版本
dhb@dev:~/下载/webbench-1.5$ webbench -c 1000 -t 30 http://127.0.0.1:1500/t
Webbench - Simple Web Benchmark 1.5
Copyright (c) Radim Kolar 1997-2004, GPL Open Source Software.

Benchmarking: GET http://127.0.0.1:1500/t
1000 clients, running 30 sec.

Speed=261244 pages/min, 95729 bytes/sec.
Requests: 130540 susceed, 82 failed.


DHB大约 4 分钟网络LinuxSocketIO
Linux socket笔记

linux socket创建tcp连接例子

代码

#include <iostream>
#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <arpa/inet.h>
#include <sys/socket.h>
#include <netinet/in.h>


using namespace std;

int main() {
    int client;

    /*
     * socket函数的方法签名
     * int socket (int __family, int __type, int __protocol)
     * __family     定义协议族
     * __type       定义数据传输方式/套接字类型
     * __protocol   定义传输协议
     *
     * 返回值是文件描述符
     *
     * */
    client = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);

    if (client < 0) {
        cout << "=> 连接失败" << endl;
    }

    /*
    * 位于netinet/in.h
    * 将套接字和IP、端口判断
    *
    * */
    struct sockaddr_in server_addr{};
    // 使用IPv4
    server_addr.sin_family = AF_INET;
    // 端口
    server_addr.sin_port = htons(1500);
    // IP地址
    server_addr.sin_addr.s_addr = htons(INADDR_ANY);

    /*
     * struct sockaddr* 位于socket.h
     * bind()签名
     * int bind (int, const struct sockaddr *__my_addr, socklen_t __addrlen);
     * 第一个参数:socket文件描述符
     * 第二个参数:struct sockaddr*
     * 第三个参数:struct sockaddr* 长度
     * */
    if (bind(client, (struct sockaddr *) &server_addr, sizeof(server_addr)) < 0) {
        cout << "=> 绑定socket异常" << endl;
        exit(1);
    }


    // 设置监听
    listen(client, SOMAXCONN);

    struct sockaddr_in client_addr{};
    socklen_t client_addr_len = sizeof(client_addr);
    int server;
    while (true) {
        server = accept(client, (struct sockaddr *) &client_addr, &client_addr_len);

        if (server < 0) {
            cout << "=> accept 错误" << endl;
            exit(1);
        }
        // todo 写怎么接收数据
    }
}

DHB大约 1 分钟网络LinuxSocketIO