BIO连接器与NIO连接器的对比测试

前面两节，我们分别看了BIO和NIO的两种模式Tomcat的实现方式。

BIO的方式，就是传统的一线程，一请求的模式，也就是说，当同时又1000个请求过来，如果Tomcat设置了最大Accept线程数为500，那么第一批的500个线程直接进入线程池中进行执行，而其余500个根据Accept的限制的数量在服务器端的操作系统的内核位置的socket缓冲区进行阻塞，一直到前面500个线程处理完了之后，Acceptor组件再逐步的放进来。

分析一下，这种模式的BIO的好处，可以让一个请求在cpu轮转时间片切换中最大限度的执行，如果业务请求不是很长时间的事务处理，通常在一个时间片内肯定能做完当前的请求，这样的效率算是相当的高了，因为其减少了最耗时也是最头疼的线程上下文切换；

1.但是，如果事务执行比较长的时间，例如等待一个IO数据库的操作，那么这个工作线程就会根据cpu轮转不断的进行切换，因为请求数在大并发中很多，所以不得不设置一个很高的Accept线程数，那么从cpu的耗费的资源上来看，甚至有70%的时间浪费在线程切换中，而没有真正的时间去做请求处理和业务，这是第一个问题。

2.其次，BIO每一次链接的建立和释放都需要重新来过一遍，例如一个socket进来之后，通常会对其SocketOptions的属性进行设置，包括各种Connector中配置都要与其进行一一对应，加上前面说的socket的建立，很多请求通道的资源的初始化都得重新创建，得不到复用，这个是第二个问题。

3.最后，BIO方式网络IO的阻塞等待是会让Accept线程工作效率降低很多的。

所以，基于这3个问题，特别是最后一个问题，引出了NIO的模型。

NIO的架构分为三个线程池，这里再次梳理一下：

1.Acceptor专门接socket请求，当发现又请求进来后，基于Tomcat配置的SocketOptions和一些属性的设置完毕，包装成SocketChannel，也就是NIO的socket通道抽象，塞入PollerEvent直接扔到队列当中；

2.Poller线程从队列中挨个获取PollerEvent，调用Poller线程自己持有的selector选择器，注册SocketChannel到当前的selector选择器中，然后进行selectKey的工作，这样Acceptor传递过来的SocketChannel中感兴趣的事件，就会被轮询出来，当接收事件接收之后，需要注册OP_READ事件或者OP_WRITE事件，当OP_READ事件或者OP_WRITE事件发生时，开始调用工作线程池；

3.工作线程池就是SocketProcessor，这个就是具体的工作线程，SocketProcessor的任务就是Poller线程从SocketChannel通道中轮询出来的数据包，进行解析，传递给后端的handler进行http的解析，解析出来的Request，Reponse对象，，直接调用CoyoteAdapter传递到后端的容器，通过Mapper，映射到对应的业务Servlet中。可以看到，从SocketProcessor一直到最终的业务Servlet实现，这些都是一个线程，这个线程就是工作线程。

对比Tomcat的BIO的架构，因为没有selector轮询的操作，所以并没有Poller线程，BIO中的Acceptor线程的作用依然是对socket简单的处理和属性包装，然后将socket直接扔到工作线程中来。NIO相当于是多了一个线程池，从流程上来讲，应该是多了一道手续，但是通过NIO本身基于事件触发的机制造成，Acceptor线程没必要设置的过多，这样从线程的数量上来看，大大的减少线程切换的频率，其次基于事件进行触发，将Acceptor线程执行效率中的网络IO延迟降低到最低，大大提升了Acceptor线程的执行效率。从这两点上来看，Tomcat的NIO在前面分析的BIO的三个问题中第一个问题，和第三个问题都有所改善，特别是第三个问题，全面进行了升级。

但是，对于BIO中的第一个问题，由后端事务时间过长导致工作线程池一直在运行，并且运行在一个高峰的数值，不断的进行切换，这种问题，NIO通道也没办法进行处理，这个是由业务来决定的，NIO只能保证降低的是Acceptor线程线程数，对业务帮助也是无能为力的，如果要提升这部分的效率，那就需要应用进行修改，优化JDBC和数据库，或者将业务切段来做，让事务时间尽量控制在一个可控的范畴之内。

对于第二个问题，无论是单纯的NIO和BIO通道都没有办法进行解决，但是HTTP协议中对链接的复用进行更新，在HTTP1.1中，这个keepalive是加到http请求头中的：

Keep-Alive: timeout=5, max=100 
timeout：过期时间5秒（对应httpd.conf里的参数是：KeepAliveTimeout）；

max是最多能承受一百次请求的共享复用，就是在timeout时间内又有新的连接过来，同时max会自动减1，直到为0，强制断掉。 

对应的Tomcat的服务器端的配置：

keepAliveTimeout：表示在下次请求过来之前，tomcat保持该连接多久。这就是说假如客户端不断有请求过来，且为超过过期时间，则该连接将一直保持。

maxKeepAliveRequests：表示该连接最大支持的请求数。超过该请求数的连接也将被关闭（此时就会返回一个Connection: close头给客户端）。

如果配置了上述的内容，可以解决BIO上面提出的第二个问题，当一个页面中的第一个请求后，后面的连接可以复用这个socket或者是socketchannel，不用再accept三次握手或者SSL握手了，相当于高效的推动了整体Tomcat的时间链条的处理效率，而对于keepAlive属性的加入，通过BIO和NIO对比测试发现，相当于放大了NIO的优势，导致NIO的测试结果要明显高于BIO一个水平线上，这也就是目前http1.1协议中，为什么Tomcat后续版本默认就是NIO的原因；而如果没有keepAlive属性加入，在大多数的场景下，NIO并没有拉开与BIO太大的差距，甚至有一些场景上，Tomcat的BIO模式反倒是比NIO要高；

这里单纯的对比性能没有任何的意义，因为性能测试是测试在不同应用类型，不同硬件环境，不同软甲版本，甚至是不同jdk性能差异都很大，客观因素很多，而且Tomcat的web服务器目前在企业应用或者是互联网应用上来看，都是其链条中的微小的时间占比环节，甚至有的长事务处理链条中，Tomcat这块占比不到1%，当然对于学习和研究，更高更快更强是技术追求的目的，这个就另当别论了。