跳到主要内容

IO 编程

1. 什么是 IO​

  • IO：Input/Output，输入与输出。
  • 程序与运行时数据在内存中，由 CPU 执行；涉及数据交换的地方（如磁盘、网络）需要 IO 接口。
  • 例：浏览器访问网页，需网络 IO：向服务器发请求（Output），接收网页（Input）。

2. Input 与 Output​

  • 完成一次 IO 通常有 Input 和 Output 两个数据流；也有只有一种的：
    • 只有 Input：从磁盘读文件到内存；
    • 只有 Output：把数据写到磁盘文件。

3. Stream（流）​

  • Stream（流）：可想象成水管，数据是水，只能单向流动。
  • Input Stream：数据从外面（磁盘、网络）流进内存。
  • Output Stream：数据从内存流到外面。
  • 要既能发又能收（如浏览器与服务器），至少需要两根流（一根 Input、一根 Output）。

4. 速度不匹配与两种 IO 模式​

  • CPU 和内存速度远高于外设（磁盘、网络），IO 存在速度严重不匹配。例：写 100M 到磁盘，CPU 输出约 0.01 秒，磁盘接收可能要 10 秒。
模式做法特点
同步 IOCPU 等待：程序暂停后续代码，等 IO 完成后再继续执行实现简单；会阻塞
异步 IOCPU 不等待：告诉外设“慢慢写”，后续代码立刻执行；IO 完成后通过回调或轮询等方式通知性能高；编程模型复杂（何时通知、如何通知）
  • 区别：是否等待 IO 执行的结果。比喻：同步 = 在收银台等 5 分钟拿汉堡再去逛；异步 = 先去逛，做好了再通知你。
  • 异步 IO 性能远高于同步 IO，但复杂度高（回调、轮询等）。

小结​

要点说明
IOInput/Output；内存与磁盘、网络等的数据交换
Stream流，单向；Input 外→内存，Output 内存→外
同步 IO等待 IO 完成再继续；简单，会阻塞
异步 IO不等待，后续立刻执行，完成后再通知；性能高，模型复杂
本章仅同步 IO；异步 IO 后续再讲

记忆：IO = 进（Input）出（Output）；流单向；同步等结果、异步不等待；本章只讲同步。