无锁并发和无等待并发的对比分析

原文地址:作者:rethinkdb  译者:sooerr 校对:方腾飞

有两种非阻塞线程同步算法,即无锁和无等待,这两种算法经常会产生混淆。

在无锁系统中,当任何特定的运算被阻塞的时候,所有CPU可以继续处理其他的运算。换种方式说,在无锁系统中,当给定线程被其他线程阻塞的时候,所有CPU可以不停的继续处理其他工作。无锁算法大大增加系统整体的吞吐量,因为它只偶尔会增加一定的交易延迟。大部分高端数据库系统是基于无锁算法而构造的,以满足不同级别。

相反,无等待算法保证了所有CPU在连续处理有效工作的时候,没有运算会被其他运算所阻塞。相比于无锁算法,无等待算法有更强的保证,并且不会以交易延迟为代价,来保证高吞吐量。当然,相比之下这种算法也更难实现,测试和debug。Linux kernel的无锁页面缓存就是无等待系统的一个典型案例。 Read more

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Java NIO系列教程(六) Selector

原文链接 作者:Jakob Jenkov 译者:浪迹v 校对:丁一

Selector(选择器)是Java NIO中能够检测一到多个NIO通道,并能够知晓通道是否为诸如读写事件做好准备的组件。这样,一个单独的线程可以管理多个channel,从而管理多个网络连接。

下面是本文所涉及到的主题列表:

  1. 为什么使用Selector?
  2. Selector的创建
  3. 向Selector注册通道
  4. SelectionKey
  5. 通过Selector选择通道
  6. wakeUp()
  7. close()
  8. 完整的示例

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Java NIO系列教程(十) Java NIO DatagramChannel

原文链接    作者:Jakob Jenkov    译者:郑玉婷     校对:丁一

Java NIO中的DatagramChannel是一个能收发UDP包的通道。因为UDP是无连接的网络协议,所以不能像其它通道那样读取和写入。它发送和接收的是数据包。

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Java NIO系列教程(一) Java NIO 概述

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:airu     校对:丁一

Java NIO 由以下几个核心部分组成:

  • Channels
  • Buffers
  • Selectors

虽然Java NIO 中除此之外还有很多类和组件,但在我看来,Channel,Buffer 和 Selector 构成了核心的API。其它组件,如Pipe和FileLock,只不过是与三个核心组件共同使用的工具类。因此,在概述中我将集中在这三个组件上。其它组件会在单独的章节中讲到。

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从JVM并发看CPU内存指令重排序(Memory Reordering)

这两天,我拜读了 Dennis Byrne 写的一片博文Memory Barriers and JVM Concurrency (中译文内存屏障与JVM并发)。

文中提到:

对主存的一次访问一般花费硬件的数百次时钟周期。处理器通过缓存(caching)能够从数量级上降低内存延迟的成本这些缓存为了性能重新排列待定内存操作的顺序。也就是说,程序的读写操作不一定会按照它要求处理器的顺序执行。

这段话是作者对内存屏障重要性的定义。通过cache降低内存延迟,这句话很好理解。但后面那句“为了性能重排序内存操作顺序”,让没学好微机原理的我倍感疑惑。
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Java NIO系列教程(七) FileChannel

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:周泰      校对:丁一

Java NIO中的FileChannel是一个连接到文件的通道。可以通过文件通道读写文件。

FileChannel无法设置为非阻塞模式,它总是运行在阻塞模式下。

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Java NIO系列教程(二) Channel

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:airu     校对:丁一

Java NIO的通道类似流,但又有些不同:

  • 既可以从通道中读取数据,又可以写数据到通道。但流的读写通常是单向的。
  • 通道可以异步地读写。
  • 通道中的数据总是要先读到一个Buffer,或者总是要从一个Buffer中写入。

正如上面所说,从通道读取数据到缓冲区,从缓冲区写入数据到通道。如下图所示:

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Java NIO系列教程(三) Buffer

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:airu     校对:丁一

Java NIO中的Buffer用于和NIO通道进行交互。如你所知,数据是从通道读入缓冲区,从缓冲区写入到通道中的。

缓冲区本质上是一块可以写入数据,然后可以从中读取数据的内存。这块内存被包装成NIO Buffer对象,并提供了一组方法,用来方便的访问该块内存。

下面是NIO Buffer相关的话题列表:

  1. Buffer的基本用法
  2. Buffer的capacity,position和limit
  3. Buffer的类型
  4. Buffer的分配
  5. 向Buffer中写数据
  6. flip()方法
  7. 从Buffer中读取数据
  8. clear()与compact()方法
  9. mark()与reset()方法
  10. equals()与compareTo()方法

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Java NIO系列教程(八) SocketChannel

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:郑玉婷      校对:丁一

Java NIO中的SocketChannel是一个连接到TCP网络套接字的通道。可以通过以下2种方式创建SocketChannel:

  1. 打开一个SocketChannel并连接到互联网上的某台服务器。
  2. 一个新连接到达ServerSocketChannel时,会创建一个SocketChannel。

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Java NIO系列教程(十一) Pipe

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:黄忠       校对:丁一

Java NIO 管道是2个线程之间的单向数据连接。Pipe有一个source通道和一个sink通道。数据会被写到sink通道,从source通道读取。

这里是Pipe原理的图示:

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Java NIO系列教程(九) ServerSocketChannel

原文链接     作者:Jakob Jenkov     译者:郑玉婷      校对:丁一

Java NIO中的 ServerSocketChannel 是一个可以监听新进来的TCP连接的通道, 就像标准IO中的ServerSocket一样。ServerSocketChannel类在 java.nio.channels包中。

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Java NIO系列教程(五) 通道之间的数据传输

原文地址:http://tutorials.jenkov.com/java-nio/scatter-gather.html

作者:Jakob Jenkov   译者:郭蕾     校对:周泰

在Java NIO中,如果两个通道中有一个是FileChannel,那你可以直接将数据从一个channel(译者注:channel中文常译作通道)传输到另外一个channel。

transferFrom()

FileChannel的transferFrom()方法可以将数据从源通道传输到FileChannel中(译者注:这个方法在JDK文档中的解释为将字节从给定的可读取字节通道传输到此通道的文件中)。下面是一个简单的例子:

RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel      fromChannel = fromFile.getChannel();

RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel      toChannel = toFile.getChannel();

long position = 0;
long count = fromChannel.size();

toChannel.transferFrom(position, count, fromChannel);

方法的输入参数position表示从position处开始向目标文件写入数据,count表示最多传输的字节数。如果源通道的剩余空间小于 count 个字节,则所传输的字节数要小于请求的字节数。
此外要注意,在SoketChannel的实现中,SocketChannel只会传输此刻准备好的数据(可能不足count字节)。因此,SocketChannel可能不会将请求的所有数据(count个字节)全部传输到FileChannel中。

transferTo()

transferTo()方法将数据从FileChannel传输到其他的channel中。下面是一个简单的例子:

RandomAccessFile fromFile = new RandomAccessFile("fromFile.txt", "rw");
FileChannel      fromChannel = fromFile.getChannel();

RandomAccessFile toFile = new RandomAccessFile("toFile.txt", "rw");
FileChannel      toChannel = toFile.getChannel();

long position = 0;
long count = fromChannel.size();

fromChannel.transferTo(position, count, toChannel);

是不是发现这个例子和前面那个例子特别相似?除了调用方法的FileChannel对象不一样外,其他的都一样。
上面所说的关于SocketChannel的问题在transferTo()方法中同样存在。SocketChannel会一直传输数据直到目标buffer被填满。

Java NIO系列教程(四) Scatter/Gather

原文地址:http://tutorials.jenkov.com/java-nio/scatter-gather.html

作者:Jakob Jenkov   译者:郭蕾   

Java NIO开始支持scatter/gather,scatter/gather用于描述从Channel(译者注:Channel在中文经常翻译为通道)中读取或者写入到Channel的操作。
分散(scatter)从Channel中读取是指在读操作时将读取的数据写入多个buffer中。因此,Channel将从Channel中读取的数据“分散(scatter)”到多个Buffer中。
聚集(gather)写入Channel是指在写操作时将多个buffer的数据写入同一个Channel,因此,Channel 将多个Buffer中的数据“聚集(gather)”后发送到Channel。

scatter / gather经常用于需要将传输的数据分开处理的场合,例如传输一个由消息头和消息体组成的消息,你可能会将消息体和消息头分散到不同的buffer中,这样你可以方便的处理消息头和消息体。
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Java NIO 系列教程

原文地址 作者:Jakob Jenkov   译者:郭蕾    校对:方腾飞

Java NIO(New IO)是一个可以替代标准Java IO API的IO API(从Java 1.4开始),Java NIO提供了与标准IO不同的IO工作方式。

Java NIO: Channels and Buffers(通道和缓冲区)

标准的IO基于字节流和字符流进行操作的,而NIO是基于通道(Channel)和缓冲区(Buffer)进行操作,数据总是从通道读取到缓冲区中,或者从缓冲区写入到通道中。

Java NIO: Non-blocking IO(非阻塞IO)

Java NIO可以让你非阻塞的使用IO,例如:当线程从通道读取数据到缓冲区时,线程还是可以进行其他事情。当数据被写入到缓冲区时,线程可以继续处理它。从缓冲区写入通道也类似。

Java NIO: Selectors(选择器)

Java NIO引入了选择器的概念,选择器用于监听多个通道的事件(比如:连接打开,数据到达)。因此,单个的线程可以监听多个数据通道。
下面是Java NIO系列文章的目录:Java NIO Tutorial

  1. Java NIO 教程
  2. Java NIO概述
  3. Java NIO Channel
  4. Java NIO Buffer
  5. Java NIO Scatter / Gather
  6. Java NIO 通道之间的数据传输
  7. Java NIO Selector
  8. Java NIO FileChannel
  9. Java NIO SocketChannel
  10. Java NIO ServerSocketChannel
  11. Java NIO 非阻塞式服务器
  12. Java NIO DataGramChannel
  13. Java NIO Pipe
  14. Java NIO 与IO
  15. Java NIO Path (待翻译)
  16. Java NIO Files (待翻译)
  17. Java NIO AsynchronousFileChannel (待翻译)

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