服務(wù)器端編程經(jīng)常需要構(gòu)造高性能的IO模型，IO模型有五種：
1. 同步阻塞IO（Blocking IO）：即傳統(tǒng)的IO模型熄驼。
2. 同步非阻塞IO（Non-blocking IO）：默認(rèn)創(chuàng)建的socket都是阻塞的像寒，非阻塞IO要求socket被設(shè)置為NONBLOCK。此NIO非Java的NIO瓜贾。
3. IO多路復(fù)用（IO Multiplexing）：Reactor設(shè)計(jì)模式诺祸，也稱為異步阻塞IO，Java中的 Selector（NIO）和 Linux 中的 epoll 都是這種模型祭芦。（redis多路復(fù)用）
4. 異步IO（Asynchronous IO）：即經(jīng)典的Proactor設(shè)計(jì)模式筷笨，也稱為異步非阻塞IO。
5. 信號(hào)驅(qū)動(dòng)IO。（不常見）
明確一個(gè)概念胃夏，如果只有一個(gè)線程轴或，一個(gè)任務(wù)，那肯定是BIO快仰禀，沒有多余的動(dòng)作照雁。優(yōu)化是基于并發(fā)的，多個(gè)任務(wù)怎么辦答恶？多個(gè)線程怎么辦饺蚊？
1. 同步阻塞IO
image.png
//偽代碼
{
read(socket, buffer);
process(buffer);
}
2. 同步非阻塞IO
- 同步非阻塞IO是在同步阻塞IO的基礎(chǔ)上，將socket設(shè)置為NONBLOCK悬嗓。這樣做用戶線程可以在發(fā)起IO請(qǐng)求后可以立即返回污呼。
- 由于socket是非阻塞的方式，因此用戶線程發(fā)起IO請(qǐng)求時(shí)立即返回包竹。但并未讀取到任何數(shù)據(jù)曙求，用戶線程需要不斷地發(fā)起IO請(qǐng)求，直到數(shù)據(jù)到達(dá)后映企，才真正讀取到數(shù)據(jù)，繼續(xù)執(zhí)行静浴。
- 雖然用戶線程每次發(fā)起IO請(qǐng)求后可以立即返回堰氓，但是為了等到數(shù)據(jù)，仍需要不斷地輪詢苹享、消耗了大量的CPU的資源双絮。一般很少直接使用這種模型。
- 輪詢有什么用得问？反正還是等囤攀。我說了，如果只有一個(gè)任務(wù)宫纬，就是阻塞IO最好焚挠，但如果開十個(gè)線程，同時(shí)處理一百個(gè)任務(wù)漓骚，主線程可以將先獲取到的結(jié)果進(jìn)行其他處理蝌衔，同時(shí)輪詢socket，不香嗎蝌蹂？
//偽代碼 { while(read(socket, buffer) != SUCCESS) process(buffer); }
IO多路復(fù)用
單線程下的IO多路復(fù)用毫無意義噩斟，就是平白無故的多了個(gè)select過程，又要socket監(jiān)聽孤个，又要select來輪詢事件剃允，那為什么用呢？多線程。
3. Reactor模式下的IO多路復(fù)用
- Reactor：非阻塞同步IO模型斥废，可以理解為：來了事件我通知你椒楣，你來處理。用戶提供事件营袜，reactor提供數(shù)據(jù)撒顿，然后用戶自己讀。
- Proactor：異步IO模型荚板，可以理解為：來了事件我來處理凤壁，處理完了我通知你。用戶提供事件和buffer跪另，Proactor將事件處理拧抖，并把輸入放入buffer，再通知用戶免绿。
-
a. 單Reactor單線程（redis多路復(fù)用）
- 缺點(diǎn)：這個(gè)模式reactor和handler在一個(gè)線程中唧席，如果某個(gè)handler阻塞，會(huì)導(dǎo)致其他的handler無法執(zhí)行嘲驾。
//偽代碼 { select(socket); while(1) { sockets = select(); for(socket in sockets) { if(can_read(socket)) { read(socket, buffer); process(buffer); } } } } while前將socket添加到select監(jiān)視中淌哟，然后在while內(nèi)一直調(diào)用select獲取被激活的socket， 一旦socket可讀辽故，便調(diào)用read函數(shù)將socket中的數(shù)據(jù)讀取出來徒仓。
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b. 單reactor多線程
- 由于decode、compute誊垢、encode的操作并非IO的操作掉弛，多線程Reactor的思路就是充分發(fā)揮多核的特性，同時(shí)把非IO的操作剝離開喂走。
- 但是殃饿，單個(gè)Reactor承擔(dān)了所有的事件監(jiān)聽、響應(yīng)工作芋肠，如果連接過多乎芳，還是可能存在性能問題。
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c. 主從Reactor多線程
優(yōu)點(diǎn)：【1】父線程與子線程的數(shù)據(jù)交互簡單職責(zé)明確帖池，父線程只需要接收新連接秒咐，子線程完成后續(xù)的業(yè)務(wù)處理〉庠＃【2】且父線程與子線程的數(shù)據(jù)交互簡單携取，Reactor主線程只需要把新連接傳給子線程，子線程無需返回?cái)?shù)據(jù)
- mainReactor建立連接帮孔，多個(gè)subReactor負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)讀寫雷滋。
缺點(diǎn)：編程復(fù)雜度較高
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4. Proactor模式下的IO多路復(fù)用（異步IO）
- 在IO多路復(fù)用模型中不撑，事件循環(huán)將文件句柄的狀態(tài)事件（是否可讀、可寫）通知給用戶線程晤斩，由用戶線程自行讀取焕檬、處理數(shù)據(jù)。而在異步IO模型中澳泵，當(dāng)用戶線程收到通知時(shí)实愚，數(shù)據(jù)已經(jīng)被內(nèi)核讀取完畢，并放在了用戶線程指定的buffer內(nèi)兔辅，內(nèi)核在IO完成后通知用戶線程直接使用buffer的內(nèi)容即可腊敲。
- 異步IO模型使用了Proactor設(shè)計(jì)模式實(shí)現(xiàn)了這一機(jī)制。
- Proactor模式和Reactor模式在結(jié)構(gòu)上比較相似维苔，不過在用戶（Client）使用方式上差別較大碰辅。
Reactor模式中，用戶線程通過向Reactor對(duì)象注冊(cè)感興趣的事件監(jiān)聽介时，然后事件觸發(fā)時(shí)調(diào)用事件處理函數(shù)没宾。
Proactor模式中，用戶線程將AsynchronousOperation（讀/寫等）沸柔、Proactor以及操作完成時(shí)的CompletionHandler注冊(cè)到AsynchronousOperationProcessor循衰。AsynchronousOperationProcessor使用Facade模式提供了一組異步操作API（讀/寫等）供用戶使用，當(dāng)用戶線程調(diào)用異步API后褐澎，便繼續(xù)執(zhí)行自己的任務(wù)羹蚣。AsynchronousOperationProcessor 會(huì)開啟獨(dú)立的內(nèi)核線程執(zhí)行異步操作，實(shí)現(xiàn)真正的異步乱凿。當(dāng)異步IO操作完成時(shí)，AsynchronousOperationProcessor將用戶線程與AsynchronousOperation一起注冊(cè)的Proactor和CompletionHandler取出咽弦，然后將CompletionHandler與IO操作的結(jié)果數(shù)據(jù)一起轉(zhuǎn)發(fā)給Proactor徒蟆，Proactor負(fù)責(zé)回調(diào)每一個(gè)異步操作的事件完成處理函數(shù)handle_event。雖然Proactor模式中每個(gè)異步操作都可以綁定一個(gè)Proactor對(duì)象型型，但是一般在操作系統(tǒng)中段审，Proactor被實(shí)現(xiàn)為Singleton模式，以便于集中化分發(fā)操作完成事件闹蒜。
