前言

前面的文章已经有讲过Netty，为了巩固自己的知识和理清Netty的知识脉络，所以整理了一些相关的关键知识。

一、BIO、NIO、AIO的区别

1.1 BIO

我们java里常说的传统IO， 基于流模型，同步阻塞。阻塞：也就是在读输出流、输入流时，在读写动作完成前，线程是一直阻塞的。缺点是IO效率低。

1.2 NIO

有翻译成Non-Block-IO，也有翻译成了New-IO。NIO本身是基于事件驱动的思想来实现的。它同时支持阻塞与非阻塞模式，但我们一般都是说它是同步非阻塞的，实现方式是多路复用。

非阻塞：在Bio模型中，每个请求要占有一个线程，并且是阻塞的，Nio中，因为多路复用，多个请求可以只占有一个服务器线程，多路复用器可以不断地轮询各个连接的状态，只有当连接可读或可写状态，才进行处理。这样就避免了BIO模型下大量线程处于阻塞等待状态的情景。

1.3 AIO

这个我不是很了解，以下是复制网上：

异步非阻塞I/O模型。异步非阻塞与同步非阻塞的区别在哪里？异步非阻塞无需一个线程去轮询所有IO操作的状态改变，在相应的状态改变后，系统会通知对应的线程来处理。对应到烧开水中就是，为每个水壶上面装了一个开关，水烧开之后，水壶会自动通知我水烧开了。

二、什么是同步和异步

2.1 进程中IO调用步骤

进程中的IO调用步骤大致可以分为以下四步：

  1. 进程向操作系统请求数据 ;
  2. 操作系统把外部数据加载到内核的缓冲区中;
  3. 操作系统把内核的缓冲区拷贝到进程的缓冲区 ;
  4. 进程获得数据完成自己的功能 ;

当操作系统在把外部数据放到进程缓冲区的这段时间（即上述的第二，三步），如果应用进程是挂起等待的，那么就是同步IO，反之，就是异步IO，也就是AIO 。

三、什么是阻塞和非阻塞

  • 阻塞：前面说过了，就是在准备数据并返回的过程中，线程是阻塞的。
  • 非阻塞：在服务器准备数据时到数据准备完成时，该线程可以处理其他请求。

四、什么是多路复用

首先，输入操作一般包含两个步骤：

  1. 等待数据准备好（waiting for data to be ready）。对于一个套接口上的操作，这一步骤关系到数据从网络到达，并将其复制到内核的某个缓冲区。
  2. 将数据从内核缓冲区复制到进程缓冲区（copying the data from the kernel to the process）。

同步非阻塞场景中，由一个人轮询所有的事情，由于轮询方式的不同，存在三种典型的：select、poll、epoll；

可以简单的理解，select、poll、epoll是不同的代次技术，每一代都有增强；

Select等待的个数有限制，1024，并且每一次操作都需要在内核态和用户态拷贝监控信息，耗时；真正的全部轮询；

Poll个数无限制，但是还是有其他限制；

Epoll是新创建了一个fd，将监控的fd挂接在上面，监控的fd如果有变化，就直接通知原fd；这样返回的event数量也是明确的，只返回有相应的fd事件；

一般epoll在网络IO用得比较多，其实在磁盘IO上，LIBAIO和epoll也有很不错的配合；

五、NIO的优势

NIO相比BIO的优势就是前面说的同步非阻塞的优势。

六、Netty的优势

先贴下Nio的劣势：

  1. NIO的类库和API还是有点复杂，比如Buffer的使用
  2. Selector编写复杂，如果对某个事件注册后，业务代码过于耦合
  3. 需要了解很多多线程的知识，熟悉网络编程
  4. 面对断连重连、保丢失、粘包等，处理复杂
  5. NIO存在BUG，根据网上言论说是selector空轮训导致CPU飙升，具体有兴趣的可以看看JDK的官网

Netty就是Nio的框架，它的出现就是为了解决Nio原有的劣势。

七、Reactor线程模型

看这篇文章：Reactor模型讲解

八、select、poll、epoll

这一快了解的不多，所以以下内容会比较浅显，后续再做深入了解。

select，poll，epoll都是IO多路复用的机制。I/O多路复用就通过一种机制，可以监视多个描述符，一旦某个描述符就绪（一般是读就绪或者写就绪），能够通知程序进行相应的读写操作。但select，poll，epoll本质上都是同步I/O，因为他们都需要在读写事件就绪后自己负责进行读写，也就是说这个读写过程是阻塞的，而异步I/O则无需自己负责进行读写，异步I/O的实现会负责把数据从内核拷贝到用户空间。

(1)select==>时间复杂度O(n)

它仅仅知道了，有I/O事件发生了，却并不知道是哪那几个流（可能有一个，多个，甚至全部），我们只能无差别轮询所有流，找出能读出数据，或者写入数据的流，对他们进行操作。所以select具有O(n)的无差别轮询复杂度，同时处理的流越多，无差别轮询时间就越长。

(2)poll==>时间复杂度O(n)

poll本质上和select没有区别，它将用户传入的数组拷贝到内核空间，然后查询每个fd对应的设备状态， 但是它没有最大连接数的限制，原因是它是基于链表来存储的.

(3)epoll==>时间复杂度O(1)

epoll可以理解为event poll，不同于忙轮询和无差别轮询，epoll会把哪个流发生了怎样的I/O事件通知我们。所以我们说epoll实际上是事件驱动（每个事件关联上fd）的，此时我们对这些流的操作都是有意义的。（复杂度降低到了O(1)）

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