第一章 java的I/O演进之路

1.1、I/O基础入门

• 没有数据缓冲区，I/O性能存在问题
• 没有C或者C++中的Channel概念，只有输入和输出流
• 同步阻塞式I/O通信(BIO)，通常会导致通信现成被长时间阻塞
• 支持的字符集有限，硬件可移植性不好

1.1.1、Linux模型I/O模型简介

Linux的内核将所有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命令，返回一个file descriptor(fd,文件描述符)。
根据UNIX网络编程对I/O模型的分类，UNIX提供了5中I/O模型，分别如下：

1. 阻塞I/O模型
   最常用的I/O模型就是阻塞I/O模型
   
2. 非阻塞I/O模型非阻塞I/O模型
   
3. I/O复用模型
   Linux提供select/poll,进程通过将一个或者多个fd传递给select或poll系统调用，阻塞在select操作上，这样select/poll可以帮我们侦测多个fd是否处于就绪系统。select/poll是顺序扫描fd是否就绪，而且支持的fd数量有限，因此它的使用受到了一些制约。
   Linxu提供了epoll系统调用，epoll使用基于事件驱动方式代替顺顺扫描，因此性能更高。当有fd就绪时，立即回调函数rollback
   
4. 信号驱动模型
   
5. 异步I/O
   告知内核启动某个操作，并让内核在整个操作完成后通知我们
   

• 异步I/O和信号驱动的区别

1. 信号驱动I/O由内核通知我们何时开始一个I/O操作
2. 异步I/O模型由内核通知我们I/O操作何时已经完成

1.1.2、I/O多路复用技术

I/O多路复用技术通过把多个I/O的阻塞复用通一个select的阻塞上，从而使得系统在单线程的情况下可以同时处理多个客户端请求。

I/O多路复用的主要应用场景如下:

• 服务器需要同时处理多个处于监听状态或者多个连接状态的套接字
• 服务器需要同时处理多种网络协议的套接字

目前支持I/O多路复用的系统调用有 select、pselect、poll、epoll
为了克服select的缺点，epoll与select的原理比较类似，为了克服select缺点，epoll作为了很多重大改进，现总结如下。

1. 支持一个进程打开的socket描述符(FD)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数目的增加而线性下降。
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

1.3、总结