1.阻塞IO模型

最传统的IO模型，就是在读和写的过程中发生阻塞现象。
用户线程发起IO请求之后，内核会去检查数据是否已就绪。
如果未就绪，内核就会等待数据就绪，用户线程就会挂起，出让CPU。
当内核数据就绪，内核就会将数据拷贝到用户线程，并唤醒用户线程，解除阻塞状态。
典型的阻塞 IO 模型的例子为：
data = socket.read();
如果数据没有就绪，就会一直阻塞在 read 方法。

2.非阻塞 IO 模型

当用户线程发起一个read操作的时候，不会阻塞，而是立马得到一个结果。
如果结果是一个error，用户线程就知道数据还没准备好，又继续请求read操作。
一旦数据就绪，用户线程又继续发起read操作，内核就会拷贝数据到用户线程并返回。
也就数说，非阻塞IO实际上是不断的轮询检查数据是否准备好，而不会出让CPU。
典型的非阻塞IO例子：

while(true){
    data = socket.read();
    if(data!= error){
      // 处理数据
     break;
   }
}

这种方式，不断的轮询检查，cpu占用率就非常高。

3.多路复用 IO模型

多路复用IO模型是目前用的比较多的IO模型，比如Redis就是用该模型，java中的NIO也是用该模型。
多路复用IO模型就是有一个专门的线程负责管理所有的socket状态，这个线程去轮询多个socket的请求，只有socket有真正的读或写请求的时候，才会发起IO操作。
在多路复用IO模型中，只用一个线程来专门处理客户端连接，所以不必像前两种一样，一旦有客户端连接就新建一个线程，而且只有真正的客户端读写请求才会发起IO操作，这样就大大减少了资源的使用和占用。
在java nio中是用 selector.select()去查询有没有可可发起IO操作的通道，没有的就阻塞，一旦有一个用户线程有读写请求，就对该线程发起IO操作。
多路复用IO模型也是通过轮询的方式来检查数据是否准备，不过他只有一个线程而且是在内核中轮询检查的，非阻塞IO是每个用户线程各自轮询检查，显然资源占用率低，效率也会比较高。
要注意的是，多路复用IO毕竟还是用轮询的方式，一旦处理时间很长或者响应体很大响应时间很长，就会影响排队中的线程的等待时间。

4.信号驱动IO模型

当用户线程发起一个io请求的时候，会在socekt上注册一个信号函数，用户线程会继续执行它的流程，当数据准备就绪，内核会发送一个信号给用户线程，用户线程就会执行信号函数中的逻辑来发起IO操作。

5.异步IO模型

用户线程发起read操作的时候，立即去执行其他业务。内核收到一个异步读的请求之后，就开始等待数据准备完成，数据准备完成之后，内核会将数据拷贝到用户线程，拷贝完之后在通知用户线程数据已经读完。跟信号驱动不同的是，信号驱动只是收到一个信号，再去用信号函数读。异步IO是内核直接给你，在跟你说好了。

小结

阻塞IO：用户线程阻塞挂起
非阻塞IO：用户线程不阻塞了但是多个用户线程一直占用CPU
多路复用IO：只有一个后台线程占用cpu但是处理时间久的话，其他用户线程等待时间较长
信号驱动IO：线程可以立即去处理其他业务，但是还需要通过信号函数来发起IO操作
异步IO：不需要信号函数发起IO操作了，而是内核直接拷贝到用户线程并通知

6.java io包

java io包

7.java nio包

java nio包

8.java nio主要内容

传统的io是基于字节流或字符流来操作的，而java nio是基于缓冲和通道来操作的。
java nio主要包括：channel（通道）、buffer（缓冲）、selector（选择器）
也就是说，数据都是从通道读到缓存区，或者从缓存区写到通道，而选择器监听着多个通道的事件比如：链接打开事件，数据到达事件，所以单个线程可以监听多个通道。
另外，java io和java nio最大的区别就是，io是面向流的，nio是面向缓冲的

java nio模型

Channel：channel和io中的stream差不多是一个级别的，只不过stream是单向的比如：InputStream（读），OutputStream（写），而channel是双向的既可以读也可以写。
Buffer：buffer实际上就是一个容器，底层是一个连续数组。channel从文件或网络中读到的数据必须先经过buffer。

buffer
如上图：客户端发送请求先经过buffer在统一到channel，服务端接受数据也是先经过channel统一读到buffer中在进行处理。
selector：selector是nio中核心的类，一个selector能够注册多个channel，并且能够检测出多个channel的事件，只有真正有读写事件的时候才会发起io操作。这样依赖只要用一个线程就能管理多个连接，避免线程的上下文切换，减少系统的开销。

9.nio中的缓存区

java io是面向字节或字符的，意味着每次读写都是一个字节或多个字节，频繁的刷盘，而且没有缓存到一个地方也没办法前后移动流的数据。nio中的缓存区就是为了解决这些问题，每次读写都将数据暂存到缓存区然后在批量刷盘，而且还能够自由的前后移动读取缓存中的数据，增加了数据处理的效率和灵活性。