一、几种IO模型

1.阻塞IO模型（我就死等）

最传统的一种IO模型，即在读写数据过程中会发生阻塞现象。

当用户线程发出IO请求之后，内核会去查看数据是否就绪，如果没有就绪就会等待数据就绪，而用户线程就
会处于阻塞状态，用 户线程交出CPU。当数据就绪之后，内核会将数据拷贝到用户线程，并返回结果给用户线程，用户线程才解除block状态。

典型的阻塞IO模型的例子如下，如果数据没有就绪，就会一直阻塞在read方法。

data = socket.read();

2.非阻塞IO模型 （我就一直问）

当用户线程发起一个read操作后，并不需要等待，而是马上就得到了一个结果，结果可能是数据，也可能是error。

如果结果是一个 error时，它就知道数据还没有准备好，于是它可以再次发送read操作。一旦内核中的数据准备 好了，并且又再次收到了用户线程的请求，那么它马上就将数据拷贝到了用户线程，然后返回。

所以在非阻塞IO模型中，用户线程需要不断地询问内核数据是否就绪，也就说非阻塞IO不会交出CPU，而会一直占用CPU。这样就会有一个严重的问题：在while循环中需要不断地去询问内核数据是否就绪，这样会导致CPU占用率非常高，因此一般情况下很少使用while循环这种方式来读取数据。

典型的非阻塞IO模型一般如下：

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

3. 多路复用IO模型 （小组长一直问）

多路复用IO模型是目前使用得比较多的模型。Java NIO实际上就是多路复用IO。在多路复用IO模型中，会有一个线程不断去轮询多个socket的状态，只有当socket真正有读写事件时，才真 正调用实际的IO读写操作。

因为在多路复用IO模型中，只需要使用一个线程就可以管理多个 socket，系统不需要建立新的进程或者线程，也不必维护这些线程和进程，并且只有在真正有 socket读写事件进行时，才会使用IO资源，所以它大大减少了资源占用。

在Java NIO中，是通 过selector.select()去查询每个通道是否有到达事件，如果没有事件，则一直阻塞在那里，因此这种方式会导致用户线程的阻塞。多路复用IO模式，通过一个线程就可以管理多个socket，只有当 socket真正有读写事件发生才会占用资源来进行实际的读写操作。因此，多路复用IO比较适合连接数比较多的情况。

多路复用IO比非阻塞IO模型的效率高，因为在非阻塞IO中不断地询问socket状态是通过用户线程去进行的，而在多路复用IO 中，轮询每个socket状态是内核在进行的，这个效率要比用户线程要高的多。

路复用IO模型是通过轮询的方式来检测是否有事件到达，并且对到达的事件 逐一进行响应。因此对于多路复用IO模型来说，一旦事件响应体很大，那么就会导致后续的事件 迟迟得不到处理，并且会影响新的事件轮询。

4.信号驱动IO模型（弄好了叫我）

在信号驱动IO 模型中，当用户线程发起一个IO请求操作，会给对应的socket注册一个信号函数，然后用户线程会继续执行，当内核数据就绪时会发送一个信号给用户线程，用户线程接收到 信号之后，便在信号函数中调用IO 读写操作来进行实际的IO 请求操作。

5. 异步IO模型（活就交给你了）

最理想的IO 模型。在异步IO 模型中，当用户线程发起read操作之后，立刻就可以开始去做其它的事。而另一方面，从内核的角度，当它受到一个asynchronous read之后， 它会立刻返回，说明read请求已经成功发起了，因此不会对用户线程产生任何block。然后，内核会等待数据准备完成，然后将数据拷贝到用户线程，当这一切都完成之后，内核会给用户线程 发送一个信号，告诉它read操作完成了。也就说用户线程完全不需要实际的整个IO操作是如何 进行的，只需要先发起一个请求，当接收内核返回的成功信号时表示IO操作已经完成，可以直接 去使用数据了。

在异步IO模型中，IO操作的两个阶段都不会阻塞用户线程，这两个阶段都是由内核自动完 成，然后发送一个信号告知用户线程操作已完成。用户线程中不需要再次调用IO 函数进行具体的 读写。
在信号驱动模型中，当用户线程接收到信号表示数据 已经就绪，然后需要用户线程调用IO函数进行实际的读写操作；而在异步IO模型中，收到信号表示IO操作已经完成，不需要再在用户线程中调用IO函数进行实际的读写操作。

二、Java IO模型

三、Java NIO模型

四、 IO和NIO

面向流和面向缓冲区

IO面向流，这意味着每次从流中读一个或多个字节，直至读取所有字节，它们没有被缓存在任何地方。此外，由于没有缓存区，它不能前后移动流中的数据。

NIO面向缓冲区，数据读取到一个它稍后处理的缓冲区，需要时可在缓冲区中前后移动。这就增加了处理过程中的灵活性。
但是，还需要检查是否该缓冲区中包含所有需要处理的数据。并且需确保当更多的数据读入缓冲区时，不要覆盖缓冲区里尚未处理的数据。

阻塞和非阻塞

IO的各种流是阻塞的。这意味着，当一个线程调用read() 或 write()时，该线程被阻塞，直到有 一些数据被读取，或数据完全写入。该线程在此期间不能再干任何事情了。

NIO的非阻塞模式， 使一个线程从某通道发送请求读取数据，但是它仅能得到目前可用的数据，如果目前没有数据可用时，就什么都不会获取。而不是保持线程阻塞，所以直至数据变的可以读取之前，该线程可以继续做其他的事情。 非阻塞写也是如此。一个线程请求写入一些数据到某通道，但不需要等待它完全写入，这个线程同时可以去做别的事情。 线程通常将非阻塞IO的空闲时间用于在其它通道上执行IO操作，所以一个单独的线程现在可以管理多个输入和输出通道（channel）。

Java IO

字节流（单字节运输，给计算机看）：InputStream和OutputStream
字符流（多字节运输，给人看）：Reader和Writer

Java NIO

NIO主要有三大核心部分：Channel(通道)，Buffer(缓冲区), Selector。
传统IO基于字节流和字符流进行操作，而NIO基于Channel和Buffer(缓冲区)进行操作，数据总是从通道读取到缓冲区中，或者从缓冲区写入到通道中。Selector(选择区)用于监听多个通道的事件（比如：连接打开， 数据到达）。因此，单个线程可以监听多个数据通道。

Channel：和 IO 中的 Stream(流) 是差不多一个 等级的。只不过Stream是单向的，譬如：InputStream, OutputStream，而Channel是双向的，既可以用来进行读操作，又可以用来进行写操作。

NIO中的Channel的主要实现有：

1. FileChannel 2. DatagramChannel 3. SocketChannel 4. ServerSocketChannel
   分别可以对应文件IO、UDP和TCP（Server和Client）。

Buffer: 缓冲区，实际上是一个容器，是一个连续数组。Channel提供从文件、 网络读取数据的渠道，但是读取或写入的数据都必须经由Buffer。

上图描述了从一个客户端向服务端发送数据，然后服务端接收数据的过程。
客户端发送数据时，必须先将数据存入Buffer中，然后将Buffer中的内容写入通道。
服务端这边接收数据必须通过Channel将数据读入到Buffer中，然后再从Buffer中取出数据来处理。

在NIO中，Buffer是一个顶层父类，它是一个抽象类，常用的Buffer的子类有： ByteBuffer、IntBuffer、 CharBuffer、 LongBuffer、 DoubleBuffer、FloatBuffer、 ShortBuffer

Selector： NIO的核心类，检测多个注册的通道上是否有事件发生，如果有事 件发生，便获取事件然后针对每个事件进行相应的响应处理。这样一来，只是用一个单线程就可以管理多个通道，也就是管理多个连接。这样使得只有在连接真正有读写事件发生时，才会调用函数来进行读写，就大大地减少了系统开销，并且不必为每个连接都创建一个线程，不用去维护多个线程，并且避免了多线程之间的上下文切换导致的开销。