聊聊传统IO和网络IO

IO 模型

传统 IO读写

磁盘IO主要的延时是由（以15000rpm硬盘为例）：机械转动延时（机械磁盘的主要性能瓶颈，平均为2ms） + 寻址延时（2~3ms） + 块传输延时（一般4k每块，40m/s的传输速度，延时一般为0.1ms) 决定。（平均为5ms）

 /**
     * 传统的IO读取
     * @param oriStr
     * @param destStr
     */
    public void customRead(String oriStr,String destStr){
        FileInputStream in = null;
        FileOutputStream os = null;
        try {
            in = new FileInputStream(oriStr);
            os = new FileOutputStream(destStr);
            //一次读取1K 数据
            byte[] bytes = new byte[1024];
            while(in.read(bytes)!=-1){
              os.write(bytes);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                in.close();
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }


    /**
     * 带缓冲区的IO读取
     * @param oriStr
     * @param destStr
     */
    public void bufferRead(String oriStr,String destStr){
        BufferedInputStream in = null;
        BufferedOutputStream os = null;
        try {
            in = new BufferedInputStream(new FileInputStream(oriStr));
            os = new BufferedOutputStream(new FileOutputStream(destStr));
            //一次读取1K 数据
            byte[] bytes = new byte[1024];
            while(in.read(bytes)!=-1){
                os.write(bytes);
            }
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally {
            try {
                in.close();
                os.close();
            } catch (IOException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

QA 很多人看了上述2段代码后，可能要反驳啦，customRead有缓存啊，不是一次性读取1024个字节到byte数组了吗

QA bufferRead 为啥一定比customeRead 速度快

其实要理解上面2个问题，很简单，

①：fileInputStream.read(byte[]) 是一个骗人的方法，他是通过循环操作调用read()方法，每次读取一个字节，然后填满byte数组。

②：BufferedInputStream.read(byte[]) 他是预先从磁盘读取最大8K的数据，然后保存在本地的一个叫buf 数组中，后面读取数据的时候直接从这个buf中获取

fileInputStream 每次从磁盘获取数据，BufferedInputStream 每次才从本地缓存拿数据，一目了然，BufferedInputStream 明显快多啦（源码不是很复杂，有兴趣的朋友可以看看源码就知道啦）

网络IO

网络IO主要延时由：服务器响应延时 + 带宽限制 + 网络延时 + 跳转路由延时 + 本地接收延时决定。（一般为几十到几千毫秒，受环境干扰极大），考虑到网络IO瓶颈，就有很多传输模型，BIO,NIO等等在这些模型中就不得不提 ByteBuffer,

那ByteBuffer 是啥，其实这个东西经常用在网络传输NIO模型上，网络传输为了提高效率，不可能一个一个在磁盘上读取，那么需要读取一块数据存储到内存里，ByteBuffer（ByteBuffer内部维护一个byte[],是不是很熟悉，这个套路）就是应用缓存，负责在内存中保存读取的那一整块数据

//伪代码
public void nioRead() {
        FileChannel channel=null;
        try{
            RandomAccessFile raf=new RandomAccessFile("src/exp_io.txt","rw");
            //获取通道
            channel=raf.getChannel();
            if(0==raf.length()){
                return;
            }
            //分配缓存空间
            ByteBuffer buffer=ByteBuffer.allocate((int)raf.length());
            byte [] bytes=new byte[(int)raf.length()];
            //将数据写入缓存
            int bytesRead=channel.read(buffer);
            int i=0;
            while (bytesRead!=-1){
                buffer.flip();
                while (buffer.hasRemaining()){
                    //从缓存读取数据
                    bytes[i]=buffer.get();
                    i++;
                }
                //将所有未读的数据拷贝到Buffer起始处。然后将position设到最后一个未读元素正后面
                //现在向缓存中写入数据时不会覆盖未读的数据
                buffer.compact();
                bytesRead=channel.read(buffer);
            }
            System.out.println(new String(bytes));
        }catch (Exception e){
 
        }finally {
            try{
                if (channel!=null){
                    channel.close();
                }
            }catch (Exception e){
 
            }
        }
    }

总结

java 为提高IO读写的效率，就一个办法，想办法一次性多读取数据，然后缓存起来。其实ByteBuffer 和BufferedInputStream的根本方法都是一致的，就是搞一个本地的应用缓存，来解决IO瓶颈。

考虑一个问题 ByteBuffer 是堆内分配内存，如果，我直接用堆外内存（减少系统缓存copy到应用缓存中）作为应用缓存，那么能不能提高IO瓶颈。（netty的套路，有兴趣大家可以研究一下哈）

参考资料

网络IO和磁盘IO详解 https://www.cnblogs.com/sunsky303/p/8962628.html

BufferByte用法小结 https://blog.csdn.net/mrliuzhao/article/details/89453082

聊聊 传统IO和网络IO

猜你喜欢

聊聊传统IO和网络IO