第一章 java的I/O演進之路

1.1、I/O基礎入門

• 沒有數據緩衝區，I/O性能存在問題
• 沒有C或者C++中的Channel概念，只有輸入和輸出流
• 同步阻塞式I/O通信(BIO)，通常會導致通信現成被長時間阻塞
• 支持的字符集有限，硬件可移植性不好

1.1.1、Linux模型I/O模型簡介

Linux的內核將所有外部設備都看做一個文件來操作，對一個文件的讀寫操作會調用內核提供的系統命令，返回一個file descriptor(fd,文件描述符)。
根據UNIX網絡編程對I/O模型的分類，UNIX提供了5中I/O模型，分別如下：

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複用模型
   Linux提供select/poll,進程通過將一個或者多個fd傳遞給select或poll系統調用，阻塞在select操作上，這樣select/poll可以幫我們偵測多個fd是否處於就緒系統。select/poll是順序掃描fd是否就緒，而且支持的fd數量有限，因此它的使用受到了一些制約。
   Linxu提供了epoll系統調用，epoll使用基於事件驅動方式代替順順掃描，因此性能更高。當有fd就緒時，立即回調函數rollback
   
4. 信號驅動模型
   
5. 異步I/O
   告知內核啓動某個操作，並讓內核在整個操作完成後通知我們
   

• 異步I/O和信號驅動的區別

1. 信號驅動I/O由內核通知我們何時開始一個I/O操作
2. 異步I/O模型由內核通知我們I/O操作何時已經完成

1.1.2、I/O多路複用技術

I/O多路複用技術通過把多個I/O的阻塞複用通一個select的阻塞上，從而使得系統在單線程的情況下可以同時處理多個客戶端請求。

I/O多路複用的主要應用場景如下:

• 服務器需要同時處理多個處於監聽狀態或者多個連接狀態的套接字
• 服務器需要同時處理多種網絡協議的套接字

目前支持I/O多路複用的系統調用有 select、pselect、poll、epoll
爲了克服select的缺點，epoll與select的原理比較類似，爲了克服select缺點，epoll作爲了很多重大改進，現總結如下。

1. 支持一個進程打開的socket描述符(FD)不受限制(僅受限於操作系統的最大文件句柄數)。
2. I/O效率不會隨着FD數目的增加而線性下降。
3. 使用mmap加速內核與用戶空間的消息傳遞
4. epoll的API更加簡單。

1.2、java的I/O演進

1.3、總結