网络IO模型

网络IO的模型大致包括下面几种

• 同步模型（synchronous IO）
  • 阻塞IO（bloking IO）
  • 非阻塞IO（non-blocking IO）
  • 多路复用IO（multiplexing IO）
  • 信号驱动式IO（signal-driven IO）
• 异步IO（asynchronous IO）
  • 异步IO

网络IO的本质是socket的读取，socket在linux系统被抽象为流，IO可以理解为对流的操作。对于一次IO访问，数据会先被拷贝到操作系统内核的缓冲区中，然后才会从操作系统内核的缓冲区拷贝到应用程序的地址空间，所以一般会经历两个阶段：

1. 等待所有数据都准备好或者一直在等待数据，有数据的时候将数据拷贝到系统内核；
2. 将内核缓存中数据拷贝到用户进程中；

对于socket流而言：

1. 等待网络上的数据分组到达，然后被复制到内核的某个缓冲区；
2. 把数据从内核缓冲区复制到应用进程缓冲区中；

同步阻塞IO

在JDK 1.4之前，主要就是同步阻塞IO模型，在Java里叫做BIO。

在Java代码里调用IO相关接口，发起IO操作之后，Java程序就会同步等待，这个同步指的是Java程序调用IO API接口的层面而言。
而IO API在底层的IO操作是基于阻塞IO来的，向操作系统内核发起IO请求，系统内核会等待数据就位之后，才会执行IO操作，执行完毕了才会返回。

同步非阻塞NIO

在JDK 1.4之后提供了NIO，概念是同步非阻塞。

如果你调用NIO接口去执行IO操作，其实还是同步等待的，但是在底层的IO操作上 ，会对系统内核发起非阻塞IO请求，以非阻塞的形式来执行IO。
也就是说，如果底层数据没到位，那么内核返回异常信息，不会阻塞住，但是NIO接口内部会采用非阻塞方式过一会儿再次调用内核发起IO请求，直到成功为止。
但是之所以说是同步非阻塞，这里的“同步”指的就是因为在你的Java代码调用NIO接口层面是同步的，你还是要同步等待底层IO操作真正完成了才可以返回，只不过在执行底层IO的时候采用了非阻塞的方式来执行罢了。

IO多路复用

之前的同步非阻塞方式需要用户进程不停的轮询，但是IO多路复用不需要不停的轮询，而是派别人去帮忙循环查询多个任务的完成状态，UNIX/Linux 下的 select、poll、epoll 就是干这个的；select调用是内核级别的，select轮询相对非阻塞的轮询的区别在于---前者可以等待多个socket，能实现同时对多个IO端口进行监听，当其中任何一个socket的数据准好了，就能返回进行可读，然后进程再进行recvform系统调用，将数据由内核拷贝到用户进程，当然这个过程是阻塞的。select或poll调用之后，会阻塞进程，与blocking IO阻塞不同在于，此时的select不是等到socket数据全部到达再处理, 而是有了一部分数据（网络上的数据是分组到达的）就会调用用户进程来处理。监视的事情交给了内核，内核负责数据到达的处理。

以上总结就是：

1. 对多个socket进行监听，只要任何一个socket数据准备好就返回可读；
2. 不等一个socket数据全部到达再处理，而是一部分socket的数据到达了就通知用户进程；

其实 select、poll、epoll 的原理就是不断的遍历所负责的所有的socket完成状态，当某个socket有数据到达了，就返回可读并通知用户进程来处理；

AIO以及异步IO

JDK 1.7之后，又支持了AIO，也叫做NIO 2.0，他就支持异步IO模型。

我们先说一下异步IO模型是什么意思。
简单来说，就是你的Java程序可以基于AIO API发起一个请求，比如说接收网络数据，AIO API底层会基于异步IO模型来调用操作系统内核。
此时不需要去管这个IO是否成功了，AIO接口会直接返回，你的Java程序也会直接返回。
因为BIO、NIO都是同步的，你发起IO请求，都必须同步等待IO操作完成。但是这里你发起一个IO请求，直接AIO接口就返回了，你就可以干别的事儿了，纯异步的方式。
不过你需要提供一个回调函数给AIO接口，一旦底层系统内核完成了具体的IO请求，比如网络读写之类的，就会回调你提供的回调函数。
比如说你要是通过网络读取数据，那么此时AIO接口就会把操作系统异步读取到的数据交给你的回调函数。
整个过程如下图：

微信图片_20190604123852.jpg