【场景】客户端大量连接，如果采用多线程方式的话，线程上下文切换导致性能不佳。因此采用io多路复用。

一、上下文切换

　对于单核CPU来说（对于多核CPU，此处就理解为一个核），CPU在一个时刻只能运行一个线程，当在运行一个线程的过程中转去运行另外一个线程，这个叫做线程上下文切换（对于进程也是类似）。

　　由于可能当前线程的任务并没有执行完毕，所以在切换时需要保存线程的运行状态，以便下次重新切换回来时能够继续切换之前的状态运行。举个简单的例子：比如一个线程A正在读取一个文件的内容，正读到文件的一半，此时需要暂停线程A，转去执行线程B，当再次切换回来执行线程A的时候，我们不希望线程A又从文件的开头来读取。

　　因此需要记录线程A的运行状态，那么会记录哪些数据呢？因为下次恢复时需要知道在这之前当前线程已经执行到哪条指令了，所以需要记录程序计数器的值，另外比如说线程正在进行某个计算的时候被挂起了，那么下次继续执行的时候需要知道之前挂起时变量的值时多少，因此需要记录CPU寄存器的状态。所以一般来说，线程上下文切换过程中会记录程序计数器、CPU寄存器状态等数据。

　　说简单点的：对于线程的上下文切换实际上就是 存储和恢复CPU状态的过程，它使得线程执行能够从中断点恢复执行。

　　虽然多线程可以使得任务执行的效率得到提升，但是由于在线程切换时同样会带来一定的开销代价，并且多个线程会导致系统资源占用的增加，所以在进行多线程编程时要注意这些因素。

 

文件描述符：内核（kernel）利用文件描述符（file descriptor）来访问文件。文件描述符是非负整数。
打开现存文件或新建文件时，内核会返回一个文件描述符。读写文件也需要使用文件描述符来指定待读写的文件。
　　　　——百度百科

 

二、select：

　　监听文件描述符的数据结构，当有数据时，轮询遍历整个数据结构找到有数据的文件描述符进行读取操作

　　优点：将fd复制到内核态操作效率提高
　　缺点：

• 单个进程可监视的fd数量被限制，即能监听端口的大小有限（bigmap）。32位机默认是1024个。64位机默认是2048.
• 复制fd到内核态任然需要很大开销
• 每次文件描述符有数据时，不知道是哪个或者哪几个，需要遍历整个数据结构，即O(n)

三、poll

　　和select差不多，但是采用链表存储文件描述符，没有大小限制
　　　　优点：大小没有限制、pollfds数据结构可重用（进行读取操作之前short revents恢复为0）
　　　　缺点：复制到内核态需要开销；需要轮询遍历操作O(n)；
四、epoll

　　当有数据来时，将有数据的fd排到前面，epoll_wait方法返回有数据的fd个数，然后遍历这几个有数据的fd - O(1)）
内核态和用户态共享文件描述符的存储结构，不用再复制。并且时间复杂度为O(1).

 

【epoll的工作方式】

　　epoll的两种工作方式：1.水平触发（LT）2.边缘触发（ET） 
　　LT模式：若就绪的事件一次没有处理完要做的事件，就会一直去处理。即就会将没有处理完的事件继续放回到就绪队列之中（即那个内核中的链表），一直进行处理。 
　　ET模式：就绪的事件只能处理一次，若没有处理完会在下次的其它事件就绪时再进行处理。而若以后再也没有就绪的事件，那么剩余的那部分数据也会随之而丢失。 
由此可见：ET模式的效率比LT模式的效率要高很多。只是如果使用ET模式，就要保证每次进行数据处理时，要将其处理完，不能造成数据丢失，这样对编写代码的人要求就比较高。 
　　注意：ET模式只支持非阻塞的读写：为了保证数据的完整性。