I/O知识

1、jdk1.4之前(jdk1.4开始提供了nio)的早起版本，java对I/O的支持并不完善，开发人员开发高性能I/O程序时，面临的问题主要有：
     没有缓冲区，I/O性能存在问题
     没有Channel概念，只有输入输出流
     同步阻塞式I/O通信（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

简单的bio示例，maven项目：http://yunpan.cn/cwGDaENtaXgqw  访问密码 480c

使用java线程池处理I/O请求的bio的maven项目：http://yunpan.cn/cwGzKNdFe7UMm  访问密码 6bf2
2、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)。而对一个socket的读写也会有响相应的描述符，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）。根据unix网络编程对I/O模型的分类，unix提供了5种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，缺省情况下，所有文件操作都是阻塞的。我们以套接字接口为例来讲解此模型：在进程空间中调用recvfrom，其系统调用知道数据包到达且被复制到应     用进程的缓冲区中或者发生错误时才返回，在此期间一直会等待，进程在调用recvfrom开始到它返回的整段时间内都是被阻塞的，因为被称为阻塞I/O模型。
          （2）非阻塞I/O模型：recvfrom从应用层到内核的时候，如果该缓冲区没有数据的话，就直接返回一个EWOULDBLOCK错误，一般都是对非阻塞I/O模型进行轮询检查这个状态，看内核是不是有数据到来。
          （3）I/O复用模型：linux提供了select/poll，进程通过将一个或多个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是否处于就绪状态。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。select的最大缺陷是单个进程所打开的fd是有一定限制的，默认值为1024。linux还提供了一个epoll系统调用，epoll使用基于事件驱动方式代     替顺序扫描，因此性能更高。当有fd就绪时，立即回调函数callback。epoll支持的fd上限是操作系统的最大文件句柄数。
          （4）信号驱动I/O模型：首先开启套接口信号驱动I/O功能，并通过系统调用sigaction执行一个信号处理函数（此系统调用立即返回，进程继续工作，它是非阻塞的）。当数据准备就绪时，就为该进程生成一     个SIGIO信号，通过信号回调通知应用程序调用recvfrom来读取数据，并通知主循环函数处理数据。
          （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（包括将数据从内核复制到用户自己的缓冲区）通知我们。这种模型与信号驱动模型的主要区别是：信号驱动I/O由内核通知我们何时可以开     始一个I/O操作；异步I/O模型由内核通知我们I/O操作何时已经完成。
3、epoll在select基础上的改进
    （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）。select支持的fd默认值是1024。
    （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）api更加简单

4、nio类库的相关概念
   （1）缓冲区Buffer
          在面向流的I/O中，可以将数据直接写入或者将数据直接读到 stream对象中。在nio库中，所有数据都是用缓冲区处理的。在读取数据时，它是直接读到缓冲区中，在写入数据时，写入到缓冲区中。任何时候       访问nio中的数据，都是通过缓冲区进行操作。缓冲区实质上是一个数组，同时缓冲区还提供了对数据的结构化访问以及维护读写位置（limit）等信息。最常用的缓冲区是ByteBuffer，java每一种基本类型              （Boolean除外）都对应一种缓冲区。
   （2）通道Channel
          Channel是一个通道，可以通过它读取和写入数据，它就像自来水管一样，网络数据通过Channel读取或写入。通道与流的不同之处在于通道是双向的，流只是在一个方向上的移动，而且通道可以用于读、写       或同时读写。Channel可以分为两大类：分别是用于网络读写的SelectableChannel和用于文件操作的FileChannel。
   （3）多路复用器Selector
          Selector会不断的轮询注册在其上的Channel，如果某个Channel上面有新的TCP连接接入、读或写事件，这个Channel就处于就绪状态，会被Selector轮询出来，然后通过SelectionKey可以获取就绪的           Channel的集合，进行后续的I/O操作。一个多路复用器Selector可以同时轮询多个Channel。

nio简单示例，maven项目：http://yunpan.cn/cwGzeTqX9PSYt  访问密码 6f7c