2.2.3 伪异步I/O弊端分析
要对伪异步I/O的弊端进行深入分析，首先我们看两个Java同步I/O的API说明，随后我们结合代码进行详细分析。
代码清单2-6 Java输入流InputStream
- /**
- * Reads some number of bytes from the input stream and stores them into
- * the buffer array <code>b</code>. The number of bytes actually read is
- * returned as an integer. This method blocks until input data is
- * available, end of file is detected, or an exception is thrown.
- *
- * <p> If the length of <code>b</code> is zero, then no bytes are read and
- * <code>0</code> is returned; otherwise, there is an attempt to read at
- * least one byte. If no byte is available because the stream is at the
- * end of the file, the value <code>-1</code> is returned; otherwise, at
- * least one byte is read and stored into <code>b</code>.
- *
- * <p> The first byte read is stored into element <code>b[0]</code>, the
- * next one into <code>b[1]</code>, and so on. The number of bytes read is,
- * at most, equal to the length of <code>b</code>. Let <i>k</i> be the
- * number of bytes actually read; these bytes will be stored in elements
- * <code>b[0]</code> through <code>b[</code><i>k</i><code>-1]</code>,
- * leaving elements <code>b[</code><i>k</i><code>]</code> through
- * <code>b[b.length-1]</code> unaffected.
- *
- * @param b the buffer into which the data is read.
- * @return the total number of bytes read into the buffer, or
- * <code>-1</code> if there is no more data because the end of
- * the stream has been reached.
- * @exception IOException If the first byte cannot be read for any reason
- * other than the end of the file, if the input stream has been closed, or
- * if some other I/O error occurs.
- * @exception NullPointerException if <code>b</code> is <code>null </code>.
- */
- public int read(byte b[]) throws IOException {
- return read(b, 0, b.length);
- }
请注意加粗斜体字部分的API说明，当对Socket的输入流进行读取操作的时候，它会一直阻塞下去，直到发生如下三种事件。
有数据可读；
可用数据已经读取完毕；
发生空指针或者I/O异常。
这意味着当对方发送请求或者应答消息比较缓慢、或者网络传输较慢时，读取输入流一方的通信线程将被长时间阻塞，如果对方要60s才能够将数据发送完成，读取一方的I/O线程也将会被同步阻塞60s，在此期间，其他接入消息只能在消息队列中排队。
下面我们接着对输出流进行分析，还是看JDK I/O类库输出流的API文档，然后结合文档说明进行故障分析。
代码清单2-7 Java输入流OutputStream
- public void write(byte b[]) throws IOException
- *Writes an array of bytes. This method will block until the bytes are *actually written.
- Parameters:
- b - the data to be written
- Throws: IOException
- If an I/O error has occurred.
当调用OutputStream的write方法写输出流的时候，它将会被阻塞，直到所有要发送的字节全部写入完毕，或者发生异常。学习过TCP/IP相关知识的人都知道，当消息的接收方处理缓慢的时候，将不能及时地从TCP缓冲区读取数据，这将会导致发送方的TCP window size不断减小，直到为0，双方处于Keep-Alive状态，消息发送方将不能再向TCP缓冲区写入消息，这时如果采用的是同步阻塞I/O，write操作将会被无限期阻塞，直到TCP window size大于0或者发生I/O异常。
通过对输入和输出流的API文档进行分析，我们了解到读和写操作都是同步阻塞的，阻塞的时间取决于对方I/O线程的处理速度和网络I/O的传输速度。本质上来讲，我们无法保证生产环境的网络状况和对端的应用程序能足够快，如果我们的应用程序依赖对方的处理速度，它的可靠性就非常差。也许在实验室进行的性能测试结果令人满意，但是一旦上线运行，面对恶劣的网络环境和良莠不齐的第三方系统，问题就会如火山一样喷发。
伪异步I/O实际上仅仅只是对之前I/O线程模型的一个简单优化，它无法从根本上解决同步I/O导致的通信线程阻塞问题。下面我们就简单分析下如果通信对方返回应答时间过长，会引起的级联故障。
（1）服务端处理缓慢，返回应答消息耗费60s，平时只需要10ms。
（2）采用伪异步I/O的线程正在读取故障服务节点的响应，由于读取输入流是阻塞的，因此，它将会被同步阻塞60s。
（3）假如所有的可用线程都被故障服务器阻塞，那后续所有的I/O消息都将在队列中排队。
（4）由于线程池采用阻塞队列实现，当队列积满之后，后续入队列的操作将被阻塞。
（5）由于前端只有一个Accptor线程接收客户端接入，它被阻塞在线程池的同步阻塞队列之后，新的客户端请求消息将被拒绝，客户端会发生大量的连接超时。
（6）由于几乎所有的连接都超时，调用者会认为系统已经崩溃，无法接收新的请求消息。
如何破解这个难题？下节的NIO将给出答案。
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