计算机网络常见面试问题之同步异步、阻塞非阻塞、socket和网络编程模型BIO、NIO、AIO
同步/异步和阻塞/非阻塞
在关于多线程的文章中，了解过同步和异步机制，这是一个相对的术语，适用于所有类型的计算，而不仅仅是IO操作。通常异步指得是某些操作发生在另一个线程中（相对于发起请求IO计算的线程）
而阻塞和非阻塞是一种调用时的状态。
阻塞式调用则是：发起任务后，等待收到任务结果才能继续执行。
非阻塞式调用：发起任务后，在等待任务结果时，还能继续执行其他任务。
通常我们会把同步异步、阻塞非阻塞混为一谈，其实他们之间没有必然的联系，按照排列组合，也是有四种情况。
- 同步阻塞
- 同步非阻塞
- 异步阻塞
- 异步非阻塞
不过也有说法只有存在三种，即同步阻塞、同步非阻塞、异步
在广义上，”阻塞“和”非阻塞“可以粗略地来表示”同步“和”异步“，从这个意义来说，没有阻塞异步和非阻塞异步，这种说法是多余的，因为异步本身就是为了非阻塞。
但在狭义的观点上来看，阻塞和非阻塞指的是不同的内核IO接口，我们通常编写的代码的IO操作，最终都需要内核通过阻塞或非阻塞接口执行。
Socket
在之前文章中我们也了解过Socket，翻译为套接字。
Socket是基于Unix，一切皆文件的思想。它是TCP/IP协议的抽象，是操作系统对外开放的接口。
Socket是网络通信中端点，网络通信的两端通过socket来进行数据交互。
Socket的通信方式如下
BIO模型:
出现于JDK1.4之前，基于阻塞IO实现
通过IO流来进行数据交互，输入流和输出流都是单向的
每有一个客户端来连接服务器，服务器都会为其生成一个线程响应客户端请求。
缺点：
基于阻塞式IO，服务器线程会一直阻塞，等待客户端的请求。每一个请求对应一个线程，严重消耗服务器资源。当线程数量过多，会导致服务器性能瓶颈。
NIO模型
New I/O也可以称为Non-blocking I/O
JDK1.4之后出现，适应于高并发场景
NIO提供了三个核心类：
Channel（通道）、Buffer（缓冲区）、Selector（多路复用器）
Channel
Channel取代了BIO中Stream的作用，在BIO中的数据交互是通过IOStream来交互的。
Stream是有方向的，InputStream和OutPutStream，且Stream是阻塞式的。
而Channel是双向性IO，提供了阻塞和非阻塞式调用。
对Channel的操作是唯一性，只能通过Buffer操作Channel。
Channel的实现类：
- 文件类：FileChannel
- UDP：DatagramChannel
- TCP类：SocketChannel / ServerSocketChannel
Buffer
Buffer类的唯一作用就是读写Channel中的数据，其本质就是一块内存区域。针对Channel的操作，都是离不开对Buffer的操作。
Buffer的关键属性：
- Capacity（容量）：表示能容纳多少字节
- Position（位置）：初始为0，读写模式下会变化，进行读写操作后，会向后移动，最大值为Capacity-1
- Limit（上限）：写模式下为Capacity，读模式下为Position
- Mark（标记）：记录当前Position位置
Buffer的使用
Selector 多路复用器
NIO就是建立在非阻塞IO和Selector之上的。
Selector用来监听多个Channel是否处于可操作状态。
Selector监听Channel，需要Channel注册在Selector上，注册一个Channel后，会得到一个SelectionKey对象（相当于Channel的id），对于每个注册的Channel都有与之对应的独特的SelectionKey。
通过SelectionKey可以获取到四种就绪状态常量：
- CONNECT 连接就绪
- ACCEPT 接受就绪
- READ 读就绪
- WRITE 写就绪
NIO的工作流程相较于BIO要复杂得多：
Selector负责阻塞式监听是否有Channel注册的事件发生，有就调用相对应的处理器进行处理。
Handle方法和Select方法都在同一个线程上。
使用单线程Selector来监听事件，解决了线程的创建和销毁，上下文切换等，节省了服务器资源。
缺点：
类库的API的繁琐，决定了使用NIO的难度和工作量都要远高于BIO
AIO模型
AIO–Asynchronous IO（异步IO），是从JDK1.7之后引用，也叫NIO.2。
相较于前两种同步IO，AIO采用的是异步IO机制，当后台处理完后，会通知线程进行后续操作
目前AIO的应用并不广泛，主流的还是NIO。