网络IO传输模式和编解码方案对系统的性能影响至关重要, 作为HTTP Server, 为什么Nginx 的网络IO性能很高, 而Tomcat 之类的Web Server 网络IO 性能相对较低 ?

系统选择的网络IO模型不同, Nginx使用的poll/epoll属于多路复用型网络模型;

Tomcat 6 之前的版本都是用的阻塞式IO模型 (6版本之后支持 NIO模式了,网络IO有所提升) , 所以导致网络IO差距比较大

1. 都有哪些常见的网络IO类型可以选择? 各有什么特点?

* blocking IO :

特点是在IO执行的两个阶段（等待数据和拷贝数据两个阶段）都被block了, 性能比较低下;

* nonblocking IO (NIO):

用户进程其实是需要不断的主动询问kernel数据准备好了没有,性能相对阻塞IO较高;

non-blocking IO在执行recvfrom这个系统调用的时候，如果kernel的数据没有准备好，这时候不会block进程。

但是当kernel中数据准备好的时候，recvfrom会将数据从kernel拷贝到用户内存中，这个时候进程是被block了，在这段时间内进程是被block的

“线程池”和“连接池”技术也只是在一定程度上缓解了频繁调用IO接口带来的资源占用。

而且，所谓“池”终有其上限，当请求大大超过上限时，“池”构成的系统对外界的响应并不比没有池的时候效果好多少。

所以使用“池”必须考虑其面临的响应规模，并根据响应规模调整“池”的大小

* IO multiplexing

本原理就是select/epoll这个function会不断的轮询所负责的所有socket，当某个socket有数据到达了，就通知用户进程;

在多路复用模型中，对于每一个socket，一般都设置成为non-blocking，但是，整个用户的process其实是一直被block的

* asynchronous IO

异步IO是真正非阻塞的，它不会对请求进程产生任何的阻塞

用户进程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。从kernel的角度，当它受到一个asynchronous read之后，首先它会立刻返回，所以不会对用户进程产生任何block。然后，kernel会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户内存，当这一切都完成之后，kernel会给用户进程发送一个signal，告诉它read操作完成了

总结一下以上几种模型的特征:

2. Java NIO模型的实现

目前有很多JAVA 开源软件使用Java NIO 模型(包括Netty), 比如新版本的Tomcat, MapReduce, RocketMQ等

JAVA NIO中有几个比较关键的概念：Channel（通道），Buffer（缓冲区），Selector（选择器）:

Channel:

Channel 用于在字节缓冲区和位于通道另一侧的实体(通常是一个文件或套接字)之间有效地传输数据;

Channel和传统IO中的Stream很相似。但是有很大的区别，主要区别为：通道是双向的，通过一个Channel既可以进行读，也可以进行写；而Stream只能进行单向操作，通过一个Stream只能进行读或者写；

以下是常用的几种通道：

FileChannel—用于从文件读或者向文件写入数据
SocketChanel —-用于以TCP来向网络连接的两端读写数据
ServerSocketChannel —-用于服务端, 监听客户端发起的TCP连接，并为每个TCP连接创建一个新的SocketChannel来进行数据读写
DatagramChannel—-用于以UDP协议来向网络连接的两端读写数据

Buffer（缓冲区）:

缓冲区，实际上是一个容器，是一个连续数组。Channel提供从文件、网络读取数据的Channel，但是应用程序与 file/socket 之间的读取或写入的数据都必须经由Buffer

在NIO中，读取的数据只能放在Buffer中。同样地，写入数据也是先写入到Buffer中。

在NIO中，Buffer是一个顶层父类，它是一个抽象类，常用的Buffer的子类有：

ByteBuffer
IntBuffer
CharBuffer
LongBuffer
DoubleBuffer
FloatBuffer
ShortBuffer

对于文件读写，上面几种Buffer都可能会用到

对于网络读写来说，用的最多的是ByteBuffer

Selector:

Selector相当于一个观察者，作用就是用来轮询每个注册的Channel，一旦发现Channel有注册的事件发生，便获取事件然后进行处理。一个选择器可以绑定多个通道.

通道向选择器注册时，需要指定感兴趣的事件，选择器支持以下事件：

- SelectionKey.OP_CONNECT
- SelectionKey.OP_ACCEPT
- SelectionKey.OP_READ
- SelectionKey.OP_WRITE

如果你对不止一种事件感兴趣，那么可以用“位或”操作符将常量连接起来，如下：

int interestSet = SelectionKey.OP_READ | SelectionKey.OP_WRITE;

通道向选择器注册时，会返回一个 SelectionKey对象，具有如下属性

- interest集合
- ready集合
- Channel
- Selector
- 附加的对象（可选）