Netty权威指南：Netty总结-Java I/O

第一章 Java I/O

1.1 I/O基础入门

Java1.4之前的版本，开发高性能I/O程序的时候，有问题：

• 没有数据缓冲区，I/O性能有问题
• 没有Channel概念，只有输入输出流
• 只有BIO，通常会导致通信线程被长时间阻塞
• 支持字符集有限，硬件移植性不好

1.1.1 Linux网络I/O模型

Linux的内核将所有的外部设备都看做一个文件来操作，对一个文件的读写操作会调用内核提供的系统提供的系统命令，返回一个file descriptor（fd，文件描述符）。而对一个socket的读写也有相应的描述符，称为socketfd（socket描述符），描述符就是一个数字，它指向内核中的一个结构体（文件路径，数据区等一些属性）。

Unix提供了五种I/O模型：

1. 阻塞I/O模型：所有文件操作都是阻塞的，
2. 非阻塞I/O模型：recvfrom时，如果缓冲区没有数据就返回一个EWOULDBLOCK错误，然后一直轮询检查
3. I/O复用模型：Linux提供select/poll，进程通过将一个或多个fd传递给Select或poll，阻塞到Select上，这样就可以检测多个fd是否处于就绪状态。还提供了epoll，基于事件驱动代替select和poll的顺序扫描
4. 信号驱动I/O模型：需要开启套接口信号驱动I/O功能，通过系统调用sigaction执行信号处理函数，接收到信号就回调然后recvfrom执行。
5. 异步I/O：告知内核启动某个操作，内核完成操作后再通知。

1.1.2 I/O多路复用

可以同时处理多个客户端请求，把多个I/O阻塞复用到同一个Select的阻塞上，不需要新的进程或线程，系统开销小

select有缺陷，epoll改进：

1. 一个进程打开的socketfd不受限制，仅受限于操作系统的最大文件句柄数

2. I/O效率不会随着FD的数目增加而线性下降

   epoll只会对活跃的socket进行操作，因为epoll是根据每个fd的callback函数实现的，只有活跃的socket才会去主动调用这个函数。

3. 使用mmap加速内核与用户空间的消息传递

4. epoll的api更加简单

1.2 Java的I/O演进

JDK1.4推出NIO，主要的类和接口：

• 缓冲区ByteBuffer
• 管道Pipe
• 进行I/O操作的Channel，包括ServerSocketChannel和SocketChannel
• 多种字符集的编码和解码能力
• 实现非阻塞I/O操作的多路复用器selector
• 基于流行的Perl实