JavaIO

BIO

PushBackInputStream 是一个处理流，它内部维护了一个缓冲数组buf,在读入字节的过程中可以将读取到的字节数据回退给缓冲区中保存，下次可以再次从缓冲区中读出该字节数据。所以 PushBackInputStream 允许多次读取输入流的字节数据，只要将读到的字节放回缓冲区即可。传统的流读顺序读取数据后会进行丢弃，PushBackInputStream 读入数据后会在内存的数组buf缓存一段时间，因此可以用于 对读取到数据分类处理，可以让一个线程专门读取数据，其他线程处理缓冲区的数据

NIO

Java NIO有三大组成部分：Buffer,Channel,Selector，通过事件驱动模式实现了什么时候有数据可读的问题。

Channel可以阻塞也可以非阻塞，与Selector使用Channel必须处于非阻塞模式（FileChannel不能切换到非阻塞模式。而套接字通道都可以），调用Selector.wakeup()方法即可。阻塞在select()方法上的线程会立马返回，如果有其它线程调用了wakeup()方法，但当前没有线程阻塞在select()方法上，下个调用select()方法的线程会立即“醒来（wake up）”。

在select上没有返回则会阻塞，但是会有空轮询的bug问题，即：有可能没有返回也会继续轮询，在netty中解决

每完成一次select操作进行一次计数，若在循环周期内 发生N次空轮询，如果N值大于BUG阈值（默认为512），就进行空轮询BUG处理。重建Selector，判断是否是其他线程发起的重建请求，若不是则将原SocketChannel从旧的Selector上去除注册，重新注册到新的 Selector上，并将原来的Selector关闭。

操作系统层面 select 函数将所有fd存储为一个bitmap（最大1024个fd）传输的内核态进行轮询检查，当fd处于就绪状态，则会进行设置一个标志位，最终函数返回就绪状态的fd数量，函数调用者发现有就绪状态的fd就会去操作系统遍历查找就绪状态的fd；poll方式是将bitmap换成了链表（去除1024限制） epoll解决函数调用参数拷贝问题和返回不知道哪些socket就绪；在内核空间创建epollevent对象，返回对象（相当于内核开辟空间，并且知道这块位置），一块存储监听socket列表，一块存储 就绪列表；返回0没有就绪，大于零有几个就绪，-1异常，epoll_wait的参数epoll_event，将就绪信息拷贝到这个对象中，就可以拿到就绪列表；保存event_poll对象用红黑树，查找复杂度O(lgN)，监听的socket数量是linux最大打开文件数（因为fd是一个虚拟文件）

epoll_ctl：根据eventpoll-id增删改查（维护）eventpoll对象的检查列表（监听socket列表）

epoll_wait：参数是监听的eventpoll对象集合，阻塞集合中的对象，知道某个socket就绪才返回

socket对象有：读缓冲区，写缓冲区，等待队列

epoll_ctl添加到socket到监听列表，实际上是添加到等待队列，当网络传输来的数据从网卡通过DMA写道内存，通过中断将socket追加到就绪队列尾部

AIO

通过观察者模式回调调用，但是会有 背压 问题，即：生产者速度比消费者速度快很多，导致无法接收数据问题

背压问题，可以通过1.过滤部分请求；2.缓存部分请求；3.响应式拉取（回调），即：在每次回调中处理完数据通知生产下一次数据

异步IO需要系统层面的支持，目前 Windows 下通过 IOCP 实现了真正的异步IO,而在 Linux 系统下的 AIO 并不完善。