网络编程
BIO、NIO、AIO通信机制对比
同步与异步
是被调用方返回处理结果的一种通信机制
- 同步：调用方发出请求后，处理结束后才会返回
- 异步：调用方发出请求后，被调用方立即返回，等处理结束后，再使用其他方式返回
阻塞与非阻塞
调用方在等调用结果时的调用状态
- 阻塞：调用方发出请求后，等待返回的过程中，陷入阻塞状态
- 非阻塞：调用方发出请求后，等待返回的过程中，可以继续执行其他的任务
BIO、NIO、AIO编程模型对比
BIO
服务端通过ServerSocket.accept()阻塞方法来监听客户端连接，有客户端连接后，创建新的子线程，与获取到的客户端socket进行通信，主线程继续监听客户端连接，主要通过单向的IO Stream来实现数据交换
- 若不使用线程池，就会导致每个连接都会创建一个新的线程，直到服务器崩溃
- 若使用线程池控制线程数量，就会导致并发数量的减少，后续连接只能等待前面连接处理完毕后才能进行
- 所以适用于连接数目少，服务器资源相对多的场景
NIO
使用双向的Channel代替单向的Stream，而且可以是非阻塞式的，也就是单个线程中可以处理多个Channel的IO，其实Channel双向操就是通过Buffer来完成的，从Buffer中读取数据到Channel，从Channel写入数据到Buffer；再使用Selector监控多条Channel的状态，当某个Channel已处于某个状态时，就会触发对应的状态事件，再进行逐个处理；所以编程模式是，服务端通过Selector先监听ServerSocketChannel的accept状态，触发后在调用accept()方法来获取与客户端通信的SocketChannel，并向Selector注册要监听该条SocketChannel读写状态
- 全部请求都在单一线程中执行，虽然也可以结合多线程实现NIO模型
- 但是如果前一个请求任务长时间不完成，就会导致后续任务只能等待
- 所以适用于连接数目多，但是任务执行时间短的场景
AIO
使用异步的Channel代替同步的Channel，可以使用Future对象像同步那样调，也可以使用像JavaScript的Promise异步函数那样调，所以编程模式是，服务端通过向asynchronousServerSocketChannel.accept()传递回调函数，在回调函数中递归监听客户端连接，以及对客户端连接进行处理
- 对于请求的处理是在异步回调中执行，异步回调是在另一个线程中执行，增加了线程的数量从而减少了任务的阻塞时间
- 所以适用于连接数目多，任务执行时间长的场景
select、poll、epoll的区别
从操作系统内核层面看，应用程序获取数据需要经历
- 将数据通过物理连接送达机器（网卡接收数据）
- 将数据拷贝到操作系统内核缓冲区
- 从内核缓冲区复制到应用程序缓冲区
- 之后才能从应用程序层面取到数据
操作系统层面的IO模型有
- BIO：应用程序通过系统调用向操作系统内核发出IO请求，如果IO还没准备好，系统调用就会被阻塞，直到IO已经准备好，并且已经拷贝到应用程序缓冲区，系统调用才会成功返回
- NIO：应用程序通过系统调用向操作系统内核发出IO请求，系统调用会立刻失败返回，告知应用程序IO还没准备好，应用程序需要多次询问操作系统内核，直到IO已经准备好，并且已经拷贝到应用程序缓冲区后，系统调用才会成功返回
- IO多路复用：应用程序通过系统调用，让操作系统内核，监听一些IO状态变化，如果这些IO的状态未发生变化，该系统调用就会被阻塞，直到某个IO状态发生变化，系统调用才会返回，从而减少了无目的性的询问所带来的开销；select，poll，epoll三个系统函数都是IO多路复用的机制，将用户关心的文件描述符，弄到操作系统内核进行监听
- select使用数组存储文件描述符，在Linux上单个进程能够监视的文件描述符是1024个
- poll在select上做了改进，将文件描述符封装成pollfd，以链表形式存储，所以没有上限
- epoll是使用一个文件描述符，来管理多个文件描述符，将用户关心的文件描述符事件，存放到内核的一个事件表中，从而减少用户空间、内核空间对文件描述符集合的拷贝
- AIO：应用程序通过系统调用向操作系统内核发出IO请求，该系统调用会立刻失败返回，当IO已经准备好，并且已经拷贝到应用程序缓冲区后，操作系统内核会给该应用程序传递一个信号，来通知应用程序IO已经准备好
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